Nieuwe kwantum’wetten’ getoetst op een kwantumcomputer

Kwantumcircuit

Een kwantumcircuit (afb: Aalto-universiteit)

Als ik verhalen plaats over kwantummechanica overvalt me een grote schroom, groter dan bij welk wetenschappelijk thema ook. Geef ik het verhaal goed weer? Valt het te snappen of heb ik er gewoon  een potje van gemaakt? Toch ga ik dapper (of is het koppig?) door. We zullen toch moeten ‘wennen’ aan die vreemde kwantumwereld. Nu schijnen onderzoekers een vreemde vorm van kwantummechanica , namelijk  niet-Hermitisch,  te hebben gesimuleerd op een kwantumcomputer van IBM. Er ging een ‘nieuwe wereld’ open, vonden ze. Kwantumcomputers zijn nu al tot heel wat in staat, toch?
Onderzoekers van de Aalto-universiteit in Helsinki hebben een kwantumcomputer van IBM gebruikt om een veronachtzaamd gebied in de natuurkunde te betreden. Met hun simulaties zetten ze oude ‘zekerheden’ in de natuurkunde op scherp.
In de kwantummechanica worden wiskundige operatoren gebruikt die Hermitische Hamiltonianen worden genoemd. Hermitische operatoren, vernoemd naar de Franse wiskundige Chafrles Hermite, hebben dat vakgebied al bijna 100 jaar ‘vorm’ gegeven, maar theoretici beseften dat het mogelijk is om de basisvergelijkingen van de kwantummechanica uit te breiden met Hermitische operatoren die niet-Hermitisch zijn (!;as).

Die nieuwe vergelijkingen beschrijven een ‘wereld’ met een eigen (vreemd) stel regels en wettem. Zo kan je als je in de spiegel kijkt de richting van de tijd omkeren. Je zou dezelfde versie van jezelf zien als in de werkelijke wereld. Onderzoekers onder aanvoering van Sorin Paraoanu gebruikten een kwantumcomputer om die ‘droomwereld’ te creëren die zich gedraagt volgens de nieuwe regels.
Ze lieten (hoe moet je me niet vragen; as) de kwantumbits zich gedragen volgens die nieuwe regels van een niet-Hermitische kwantummechanica. Het eerste dat ze ontdekten is dat door die nieuwe regels toe te passen de kwantumbits geen kwantuminformatie bewaarden.
Het tweede resultaat dat de onderzoekers heftig beroerde werd duidelijk toen ze werkten met verstrengelde kwantumbits. Je kunt die verstrengeling niet verbreken of veranderen door met een van de verstrengelde elementen te rommelen, maar het bleek wel mogelijk in de niet-Hermitische wereld de graad van verstrengeling (???;as) te veranderen. Dat is tot nu toe ongehoord in de kwantummechanica.

Krachtig genoeg

Dan ontstaat er bij onderzoekers in de VS maar kennelijk ook in Finland opwinding. Paraoanu: “Kwantumcomputers zijn nu al krachtig genoeg om ze te gebruiken om ongebruikelijke ideeën te toetsen die tot nu toe alleen wiskundig zijn gedaan. Met het huidige onderzoek wordt het spookachtige van de kwantummechanica (de verstrengeling; as) waar Einstein het over had alleen nog maar spookachtiger. Hoewel we goed begrijpen dat het doorgaat ???;as) krijg je er toch de rillingen van.”

Het onderzoek zou ook toepassingen kunnen hebben, denken de onderzoekers. Nieuwe optische en microgolfapparatuur lijken zich te gedragen volgens nieuwe regels en wetten. Je zou dat op kwantumcomputers kunnen simuleren, stellen ze voor.

Bron: EurekAlert

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.