Imaginaire getallen bestaan echt in de kwantummechanica

Fotoneron Hefei

De fotonenbron in Hefei die bij het bewijs werd gebruikt (afb: USTC in Hefei)

De kwantumwereld is een gekke wereld (heb ik hier al vaak geroepen). Die wordt nog gekker. In de kwantummechanica wordt vaak met het imaginaire getal i gewerkt, waarvan het kwadraat -1 is (normaal is het kwadraat van getallen, positief of negatief, positief; dat zijn dus reële getallen). In die malle kwantumwereld is dat imaginaire deel ook werkelijkheid en geen rekentruc, stellen onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Warschau. Lees verder

Polaritons de nieuwe bouwstenen voor kwantumcomputers?

Polaritondyades

De verschillende wisselwerkingen tussen polaritontweeheden (pijltjes geven de richting van de ‘spin’ aan)  (afb: Physical Review B)

Polaritons zijn… Pola wat?…ehh polaritonen kan ook hoor, maar dat zijn nogal rare nepdeeltjes die wel eens de ‘motor’ van de kwantumsupercomputers (superlatief op superlatief) zouden kunnen worden. Die nepdeeltjes gedragen zich als ‘kunstmatige moleculen’, zeggen de onderzoekers, en kunnen in principe naar behoeve aangepast worden. Deze vorm van hogere (onbegrijpelijkere) natuurkunde werd bedreven door onderzoekers van het Russische Skoltechinstituut en de universiteit van Cambridge. Lees verder

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? Lees verder

Kwantumbit elektrisch te schakelen tussen opslag en bewerking

Schakelbare kwantumbits

De silicium/germaniumdraden (groen) liggen op de gouden draden die fungeren als poorten. Via elektrische pulsjes zijn de kwabits om te zitten van de stabiele opslagtoestand (blauw) naar de instabiele rekenstand (rood) (afb: Univ. van Bazel)

Het is me wat met die veelbelovende kwantum-computer. Bij stukjes en beetjes komt de echte kwantummachine tot stand, maar het zal waarschijnlijk nog wel jaren duren voor het ding werkelijk zijn fabelachtige (?) vermogens ten toon kan spreiden, zo dat al gaat gebeuren. Onderzoekers van, onder meer, de TU Eindhoven hebben nu kwantumbits gemaakt die elektrisch kunnen worden omgeschakeld van opslag- in bewerkingseenheden. Zo’n stukje, dus. Lees verder

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