Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ...

120 Diligentia
die niet te verklaren is volgens een ‘logische’ theorie. Einstein noemde deze voorspelling
van de quantumtheorie “spookachtige wisselwerking op afstand”.
De theoretische voorspelling van John Bell zette een experimentele jacht in naar het produceren
van verstrengelde toestanden van quantumdeeltjes, en in de jaren 1980 werd het
experiment dat John Bell voorstelde voor het eerst gerealiseerd in Parijs. De metingen
demonstreerden dat de quantumtheorie, hoe bizar dan ook, de juiste voorspellingen doet.
Het leek alsof met deze experimenten een lang hoofdstuk in de natuurkunde was afgerond.
Echter tot grote verbazing van velen bleek dit slechts het begin te zijn van een dramatische
ontwikkeling in de natuurkunde. Quantumverstrengeling bleek niet alleen van belang
voor het testen van de grondslagen van de natuurkunde, maar opende tegelijkertijd
de deur voor geheime informatieoverdracht: het zogenaamde quantumgeheimschrift. De
‘spookachtige wisselwerking op afstand’ loste hiermee een praktisch probleem op dat
eeuwenlang intensief is bestudeerd. Niet lang na de ontdekking van deze eerste concrete
toepassing van quantumverstrengeling werd de voorspelling van quantumteleportatie gedaan.
Quantumteleportatie maakt het mogelijk om de precieze quantumtoestand van een
voorwerp van één plaats naar een andere plaats te brengen met de snelheid van het licht.
De quantumtoestand van het origineel wordt daarbij vernietigd.
In de volgende secties beschrijf ik quantumverstrengeling, quantumgeheimschrift en quantumteleportatie.
Quantumverstrengeling
Figuur 1. Albert Einstein en Niels Bohr
wandelend en filosoferend over de geldigheid
van de quantumtheorie. Einstein had
grote problemen met het feit dat toeval en
kansen een belangrijke rol spelen in de
quantumtheorie. Het leek hem tegen het
gezonde verstand in te gaan dat op een
fundamenteel niveau niets absoluut bepaald
is. Hij uitte zijn verontrusting met uitspraken
zoals “God speelt niet met dobbelstenen”
of “God is subtiel maar niet gemeen”. Bohr
echter was zeer ingenomen met de eenvoud
en kracht van de quantumtheorie en vond het
niet zo bezwaarlijk dat de theorie ons verstand
te boven lijkt te gaan. Hij antwoordde nadat
Einstein een van zijn bekende uitspraken
mompelde: “Alstublieft Albert, stop ermee God
te vertellen wat te doen!”
Quantumgolven
Ik begin met een paar algemene eigenschappen van de quantumtheorie. Zoals vermeld in
de introductie beschrijft de quantumtheorie elk voorwerp, denk in eerste instantie aan een
atoom, een lichtdeeltje of een elektron, met een golf. Voor watergolven is het welbekend
dat mooie interferentiepatronen kunnen ontstaan wanneer bijvoorbeeld twee steentjes
Quantumsuperpositie en quantumteleportatie