Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ...
Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ... 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
Diligentia 121 Figuur 2. Interferentiepatroon van watergolven. Figuur 3. Een vlakke golf komt van links in op een afscherming met twee openingen, A en B. Achter de afscherming ontstaan twee golven die samen interfereren. in het water worden gegooid (zie figuur 2). Het interferentiepatroon houdt in dat op bepaalde plaatsen de golven elkaar versterken en op andere plaatsen elkaar uitdoven. In plaats van twee steentjes kunnen we ook een vlakke golf, inkomend op een afscherming met twee openingen A en B, gebruiken om een interferentiepatroon te maken (zie figuur 3). Het interferentiepatroon is de som van de golven die ontstaat wanneer of opening A of B wordt afgesloten (zie ook figuur 3). In de quantumtheorie worden golven gebruikt die net zo interfereren als watergolven. Bij elk deeltje hoort een speciale golf. Het verbluffende van deze quantumgolven is dat ze niet uit materie bestaan maar slechts een wiskundig middel zijn om te berekenen wat de waarschijnlijkheid is om een deeltje ergens waar te nemen. Plaatsen waar golven elkaar uitdoven zijn onbereikbaar voor het deeltje en op plaatsen waar golven elkaar versterken is de kans groot het deeltje aan te treffen. Op een scherm, zoals aangegeven in figuur 3, kunnen we de aangekomen deeltjes detecteren en het interferentiepatroon zichtbaar maken. Figuur 4 laat het patroon zien dat verkregen is door metingen aan neutronen (een elementair deeltje). Het mysterieuze is dat zelfs als er slechts één deeltje tegelijkertijd wordt gebruikt om de metingen te verrichten, nog steeds het interferentiepatroon zichtbaar wordt. De quantumtheorie laat daarom toe dat een enkel deeltje verschillende wegen tegelijkertijd bewandelt. Wanneer we een meting doen, zullen we echter het deeltje op één bepaalde plaats waarnemen. De meting veroorzaakt als het ware het instorten van de quantumgolf. Zolang geen meting wordt verricht, bevindt het quantumvoorwerp zich in een superpositietoestand. Voor een quantumvoorwerp is het tevens mogelijk om naast plaats ook in een superpositie te zijn van andere eigenschappen zoals snelheid, kleur of rotatierichting. Fotonen Wij zijn met name geïnteresseerd in de quantumtoestand van fotonen. Licht is opgebouwd uit ‘samengevlochten’ elektrische en magnetische golven. De richting waarin het elektri- Quantumsuperpositie en quantumteleportatie
- Page 70 and 71: 70 Diligentia zo hoog opliepen dat
- Page 72 and 73: 72 Diligentia eenlopende facetten.
- Page 74 and 75: 74 Diligentia Figuur 1. Ontwikkelin
- Page 76 and 77: 76 Diligentia eigen DNA) zijn veel
- Page 78 and 79: 78 Diligentia herkenningreceptoren
- Page 80 and 81: 80 Diligentia De zebravis als model
- Page 82 and 83: 82 Diligentia zouden diverse stappe
- Page 84 and 85: 84 Diligentia 38. Zhang Y, Bai xT,
- Page 86 and 87: 86 Diligentia Een nadeel van de vri
- Page 88 and 89: 88 Diligentia Tabel 1 Wereldproduct
- Page 90 and 91: 90 Diligentia zou het gevormde sili
- Page 92 and 93: 92 Diligentia 1 = Magnesium 2 = Kat
- Page 94 and 95: 94 Diligentia 1400 1200 1000 800 60
- Page 96 and 97: 96 Diligentia Rek (%) 70 60 50 40 3
- Page 99 and 100: Inleiding EIWITTEN: STRUCTUUR EEN F
- Page 101 and 102: Diligentia 101 de entropie van de b
- Page 103 and 104: Diligentia 103 te herkennen. Er is
- Page 105 and 106: Diligentia 105 (Brejc et al., 2001)
- Page 107 and 108: INFLUENZA: EEN BEDREIGING UIT DE DI
- Page 109: Diligentia 109 in oktober 2009 de e
- Page 112 and 113: 112 Diligentia Figuur 1. Schematisc
- Page 114 and 115: 114 Diligentia daan [6]. Door te ki
- Page 116 and 117: 116 Diligentia [7] Schouten S., Hop
- Page 119: Introductie QUANTUMSUPERPOSITIE EN
- Page 123 and 124: Diligentia 123 Quantumbits Een norm
- Page 125 and 126: Diligentia 125 Quantumgeheimschrift
- Page 127 and 128: Diligentia 127 bijvoorbeeld door de
- Page 129 and 130: Introduction IMMUNOLOGIE VAN DE HYG
- Page 131 and 132: Diligentia 131 The regulatory respo
- Page 133 and 134: Inleiding SERIEUZE GAME-TECHNOLOGIE
- Page 135 and 136: Diligentia 135 computers te leren z
- Page 137 and 138: Diligentia 137 heersing en humanita
- Page 139 and 140: Diligentia 139 Serious Games al met
- Page 141 and 142: Diligentia 141 van een centrale op
- Page 143 and 144: STATUTENWIJZIGING Akte van statuten
- Page 145 and 146: Diligentia 145
- Page 147 and 148: Diligentia 147
- Page 149 and 150: Diligentia 149
- Page 151: Diligentia 151
Diligentia 121<br />
Figuur 2.<br />
Interferentiepatroon<br />
van watergolven.<br />
Figuur 3. Een vlakke golf<br />
komt van links in op een<br />
afscherming met twee<br />
openingen, A en B. Achter<br />
de afscherming ontstaan<br />
twee golven die samen<br />
interfereren.<br />
in het water worden gegooid (zie figuur 2). Het interferentiepatroon houdt in dat op bepaalde<br />
plaatsen de golven elkaar versterken en op andere plaatsen elkaar uitdoven.<br />
In plaats van twee steentjes kunnen we ook een vlakke golf, inkomend op een afscherming<br />
met twee openingen A en B, gebruiken om een interferentiepatroon te maken (zie figuur<br />
3). Het interferentiepatroon is de som van de golven die ontstaat wanneer of opening A of<br />
B wordt afgesloten (zie ook figuur 3).<br />
In de quantumtheorie worden golven gebruikt die net zo interfereren als watergolven. Bij<br />
elk deeltje hoort een speciale golf. Het verbluffende van deze quantumgolven is dat ze niet<br />
uit materie bestaan maar slechts een wiskundig middel zijn om te berekenen wat de waarschijnlijkheid<br />
is om een deeltje ergens waar te nemen. Plaatsen waar golven elkaar uitdoven<br />
zijn onbereikbaar <strong>voor</strong> het deeltje en op plaatsen waar golven elkaar versterken is de kans<br />
groot het deeltje aan te treffen. Op een scherm, zoals aangegeven in figuur 3, kunnen we de<br />
aangekomen deeltjes detecteren en het interferentiepatroon zichtbaar maken. Figuur 4 laat<br />
het patroon zien dat verkregen is door metingen aan neutronen (een elementair deeltje).<br />
Het mysterieuze is dat zelfs als er slechts één deeltje tegelijkertijd wordt gebruikt om de metingen<br />
te verrichten, <strong>no</strong>g steeds het interferentiepatroon zichtbaar wordt. De quantumtheorie<br />
laat daarom toe dat een enkel deeltje verschillende wegen tegelijkertijd bewandelt. Wanneer<br />
we een meting doen, zullen we echter het deeltje op één bepaalde plaats waarnemen.<br />
De meting veroorzaakt als het ware het instorten van de quantumgolf. Zolang geen meting<br />
wordt verricht, bevindt het quantum<strong>voor</strong>werp zich in een superpositietoestand. Voor een<br />
quantum<strong>voor</strong>werp is het tevens mogelijk om naast plaats ook in een superpositie te zijn van<br />
andere eigenschappen zoals snelheid, kleur of rotatierichting.<br />
Fotonen<br />
Wij zijn met name geïnteresseerd in de quantumtoestand van fotonen. Licht is opgebouwd<br />
uit ‘samengevlochten’ elektrische en magnetische golven. De richting waarin het elektri-<br />
Quantumsuperpositie en quantumteleportatie
Change language