De kwantummechanica bakt het steeds bruiner

Eugene Wigner

De Hongaarse natuurkundige en Nobelprijswinaar Eugene Wigner (afb: WikiMedia Commons)

Kwantummechanica lijkt welhaast alles te weerspreken wat wij, simpele mensen als werkelijkheid, als waarheid aanvaarden. Een voorwerp staat hier of daar en niet op beide plaatsen tegelijk. De Nobelprijswinnende natuurkundige Eugene Wigner bedacht zestig jaar geleden een bepaalde situatie. Hij stelde zich een vriend voor die, opgesloten in een lab, een meting deed aan een deeltje, terwijl hijzelf buiten stond. In de kwantummechanica kunnen deeltjes zich tegelijkertijd in verschillende toestanden bevinden, de superpositie, maar door diens meting is dat deeltje nog maar in een positie en verdwijnt de superpositie. Voor Wigner daar buiten blijft die superpositie bestaan. Die verdwijnt voor hem als hij dat deeltje gaat meten. Erger nog hij ziet zijn vriend in een superpositie. Wat blijft er over van  Meten is weten? Hoe exact is wetenschap? Onderzoeksters in Taiwan en Australië schijnen nu aangetoond te hebben dat Wigners paradox werkelijkheid is. Lees verder

Verstrengeling blijkt een stevig fenomeen

atoomverstrengeling

Verstrengeling is robuuster dan gedacht (afb: ICFO)

Verstrengeling is een band die tussen kwantumdeeltjes bestaat, waarbij de ‘partners’ hun eigenschappen op elkaar afstemmen over soms uitzonderlijk grote afstanden. Dat lijkt een wankele relatie, maar onderzoekers van het ICFO in Barcelona ontdekten dat die ‘vereniging’ goed bestand is tegen hoge temperaturen of chaotische omgevingen. Tot nu toe werd gedacht dat die verstrengeling, die een rol kan spelen in kwantumcomputers, alleen maar haalbaar is bij lage temperaturen in ruisarme omgevingen. Lees verder

Onderzoekers maken minuscuul molmotortje

Molmotor De molmotor. De palladiumatomen zijn blauw, de galliumatomen rood. Daar bovenop ligt de ethynrotor (afb: Empa)Onderzoekers van Empa en de polytechnische hogeschool van Lausanne hebben een moleculair motortje gemaakt  dat maar bestaat uit zestien atoemen. “Dat nadert de grens van de kleinst mogelijke moleculaire motor”, zegt Empa-onderzoeker Oliver Gröning. De molmotor is nog geen nanometer (eenmiljoenste millimeter)  in doorsnee. Molmotoren zijn interessant aangezien ze bepaalde ‘werkzaamheden’ kunnen verrichten in het lichaam maar ook daarbuiten. De onderzoekers denken vooral aan kwantummechanische toepassingen… Lees verder

Verandering kwantumtoestand in beeld gebracht (?)

Superpositie

De hoogte van een balk geeft de mate van superpositie van een kwantumtoestand weer (afb: univ. van Sevilla)

Ik moet zeggen dat ik er zelf nog steeds weinig van snap, van kwantummechanica. Ik had altijd begrepen dat het meten van kwantumtoestanden de kwantumtoestanden verstoorde, maar moest later lezen dat dat wel degelijk mogelijk is. Nu schijnen onderzoekers van de universiteiten van Stockholm, Siegen (D) en Valencia een ‘filmpje’ te hebben gemaakt tijdens het meten van een kwantumtoestand. Het schijnt dat de overgang van de ene naar de andere toestand geleidelijk verloopt… Lees verder

Ongehoord: een elektronspin meten zonder die te verstoren

Elektronspinmeting zonder verstoring

Elektronspin van het ‘bitelektron’ wordt gemeten door die van een buurelektron (rood) te meten (afb: RIKEN)

Een groep RIKEN-onderzoekers in Japan hebben een huzarenstukje uitgehaald. Ze hebben de elektronspin van een kwantumstip gemeten zonder die te verstoren. Dat is zo bijzonder omdat in die rare kwantumwereld de meting van een toestand die kwantumtoestand verandert. Die prestatie zou de komst van het kwantumrekentuig weer een stap dichterbij brengen, dunkt me.Helemaal begrijpen doe ik het overigens niet. Ik waarschuw je maar vast. Lees verder

Elektronen kunnen ook gezellig samen reizen

Elektronen reizen in groepen

Elektronen samen op reis (afb: Yun-Yi Pai)

Het lijkt er op alsof elektronen ook gezamenlijk op kunnen trekken. Onderzoekers van de universiteit van Pittsburgh denken een nieuwe elektronentoestand, nieuwe deeltjes te hebben ontdekt. Normaal gesproken stoten elektronen elkaar af.
Lees verder

De natuurkunde heeft onbepaaldheid nodig

Nicolas Gisin pleit voor toeval

Nicolas Gisin (afb: univ. van Genève)

In de klassieke natuurkunde ligt eigenlijk alles vast, waarbij vergelijkingen (wetten) de richting van de ontwikkeling aangeven. Toch hebben wij simpele aardlingen het idee dat er zoiets bestaat als toeval dat niet noodzakelijkerwijs het vervolg is op het voorafgaande. Nicolas Gisin van de universiteit van Genève vindt dat de klassieke natuurkunde toeval nodig heeft, onbepaaldheid. Daarmee komt die klassieke natuurkunde dichter bij de kwantummechanica, stelt de Zwitserse natuurkundige. Lees verder

Bestaat er zoiets als negatieve energie?

Negatieve energie

Dat ergens negatieve energie kan bestaan betekent niet dat een perpetuum mobile mogelijk is (afb: TU Wenen)

Energie moet altijd positief zijn, zo lijkt het ons. Als je een ruimte hebt waar je het laatste deeltje uit hebt verwijderrd, dan heb je de ondergrens bereikt, toch? In de kwantumruimte zijn rare (contra-intuïtieve) dingen mogelijk. Dus? Ja, maar binnen nauwe grenzen. Lees verder

Een kwantumcomputer is geen superieure alleskunner

De 19 bits-kwantumprocessor van Rigetti Computing

De 19 bits-kwantumprocessor van Rigetti (afb: Rigetti)

Onderzoekers in Australië rond Michelle Simons hebben de communicatie tussen kwantumbits, die tezamen een logische poort vormden, 200 keer versneld. In dit blog kom je met enige regelmaat berichten over de (in mijn ogen erg trage) ontwikkeling van kwantumcomputers tegen. Als het over dat type rekentuigen gaat wordt er vaak in superlatieven gesproken, maar ik heb (op gezag van mensen die er echt verstand van hebben) steeds de nadruk op gelegd dat kwantumrekentuigen geen superieure alleskunners zijn. Hoe het wel zit vertelt Kevin Hartnett in Quanta Magazine. Lees verder

Is kwantumrekenen wel zo superieur? Wellicht

Het n-koninginnenprobleem

Het konininginnenprobleem met aan bord van 5×5 en (dus) vijf koninginnen met rechts het gebruikte model (afb: univ.van Innsbruck)

Als je in kranten verhalen leest over de kwantumcomputer dan wordt daar vaak bij verteld dat die verregaand superieur is aan de bestaande binaire rekentechniek. Voorlopig moet dat nog maar bewezen worden. Sommige deskundigen houden het er op dat dat alleen geldt voor bepaalde gebieden. Onderzoekers van de universiteit van Innsbruck hebben een model gebruikt om die superioriteit te bewijzen op het gebied van optimaliseringsproblemen. Met een paar kwantumdeeltjes zou een lastig ‘schaakprobleem’ zijn op te lossen waar (binaire) supercomputers hun tanden op stukbijten. Lees verder