Aarhus (DK) – Wetenschappers geven macroscopische systemen kwantummechanische eigenschappen.


Een kwantummechanisch deeltje laat zich beschrijven door zogenaamde kwantumtoestanden. Eén hiervan is spin. Spin lijkt op het ronddraaien van een tol, linksom of rechtsom, in de kwantummechanica ‘op’ een ‘neer’ genoemd. De kans dat een deeltje spin ‘op’ heeft, is net zo groot als ‘neer’. Deelt een elektron zijn baan met een ander elektron, dan mogen zij niet allebei dezelfde spin hebben. Eén van de twee moet dan spin ‘op’ hebben en de ander spin ‘neer’. Ondanks dit gegeven is het onmogelijk om zomaar aan te geven wie welke spin heeft.
Geven we nu één van de twee elektronen spin ‘op’, dan krijgt het collega-elektron automatisch spin ‘neer’. Zolang de deeltjes een baan delen en op deze manier met elkaar ‘verstrengeld’ zijn, staan ze altijd met elkaar in contact om te voorkomen dat ze beide dezelfde spin krijgen.
Deense wetenschappers zijn er nu in geslaagd om iets vergelijkbaars te doen met een macroscopisch systeem. Zij namen twee atoomwolken met elk 10¹² atomen – geen indrukwekkende hoeveelheid in het dagelijks leven, maar naar kwantummechanische begrippen wel. Zij verstrengelden de wolken met elkaar en brachten ze in andere kwantumtoestanden. Eén wolk bevatte net iets meer atomen met spin ‘op’, de ander iets meer ‘neer’. Dit verschijnsel duurde een halve milliseconde, kwantummechanisch zeer lang.
De verstrengeling betekent dat als de wetenschappers één van de twee wolken spin ‘op’ geven, de andere automatisch spin ‘neer’ krijgt. Dit kan in de toekomst grote gevolgen hebben. Als natuurkundigen erin slagen de twee wolken heel ver uit elkaar te zetten, communiceren de twee nog steeds. Deze communicatie gaat sneller dan het licht! Wetenschappers dromen stiekem al van teleportatie en het uitwisselen van informatie met oneindige snelheden.

Marijn Sandtke