Logo Universiteit Utrecht

De Natuurkunde Top 10

Teleportatie

Verstrengeling

Om te teleporteren kunnen we een bijzonder gevolg van de quantum mechanica gebruiken: quantum verstrengeling. Het idee achter verstrengeling is dat als je informatie hebt over het ene deel van een systeem, je ook wat weet over het andere deel van het systeem. Stel ik splits een paar handschoenen en doe ze in twee dezelfde dozen. Iemand anders verplaatst de dozen terwijl ik niet kijk. Vervolgens maak ik 1 doos open en zie dat daar de linker handschoen in zit. Dan weet ik ook meteen wat in de andere doos zit. De handschoenen zijn dus verstrengeld.

Voordat je verder leest, het volgende: de zombiekat in deze uitleg is bedacht door de natuurkundige Erwin Schrödinger. Hij wilde hiermee laten zien hoe bijzonder kleine deeltjes zich gedragen. In het echt zijn er (helaas?) geen zombiekatten maar kleine deeltjes gedragen zich wel op de manier die we hieronder beschrijven.

Voor quantum verstrengeling werkt het vergelijkbaar. Om het uit te leggen haal ik er weer wat katten bij. Ik doe twee katten in een doos met een apparaat dat een kans heeft om 1 van de katten te doden, of ze allebei te doden of ze allebei in leven te laten. Als ik niet in de doos kijk bevinden de twee katten zich samen in een superpositie (lees de top 4 uitleg voor meer info) van de vier mogelijke toestanden. Voorafgaand aan het experiement heb ik de katten getraind om te miauwen als ik een belletje rinkel. Maar ik kan de miauw van de ene kat niet van de andere onderscheiden. Tijdens het experiment rinkel ik met het belletje. Als ik geen miauw hoor, zijn ze allebei dood. Als ik twee miauwen hoor zijn ze allebei levend. En als ik één miauw hoor dan leeft er maar 1 kat, maar ik weet niet welke. Als ik maar één miauw hoor, zijn de katten dus verstrengeld, want zodra ik van 1 kat weet of hij nog leeft, weet ik ook meteen van de andere dat hij dood is.

Teleportatie

Wat ik nu kan doen, is de doos waar de katten inzitten opsplitsen in twee dozen met daarin 1 kat, zonder te kijken welke dood en welke levend is. Op dit moment zijn beide katten dus zombie katten. Als ik nu 1 zombie kat naar de maan stuur en de ander thuis houd, blijven ze verstrengeld. Wanneer ik thuis in de doos kijk, floept de kat bijvoorbeeld in de dood toestand en meteen (maar niet eerder) floept de kat op de maan in de levend toestand. Maak je geen zorgen als je dit raar vindt: Einstein vond dit ook de grootste onzin en noemde het spottend spooky action at a distance! Maar recent onderzoek heeft toch echt laten zien dat de natuur zo werkt…

Zo kan ik dus thuis iets doen waardoor er op de maan iets gebeurt. Dat begint al aardig op teleportatie te lijken. Maar we zijn er nog niet helemaal. Dus stel ik heb thuis nog niet in de doos gekeken en de katten zijn beide nog zombie (zowel dood als levend). Nu gooi ik thuis een derde kat in de doos erbij en laat ik het apparaat weer werken. Door weer een vergelijkbare meting te doen met de twee katten op aarde, raken deze twee katten verstrengeld, maar de kat op de maan raakt daardoor minder verstrengeld met de kat op aarde omdat ik daar door die meting steeds meer over weet. Tegelijkertijd weet ik minder over de katten op aarde. Op deze manier teleporteer ik de toestand van de kat op aarde naar de toestand van de kat op de maan. Hoe dat precies werkt wordt goed uitgelegd in dit filmpje.

Dit is nog niet echt teleportatie omdat we alleen de informatie hebben geteleporteerd. Maar als we een een machine op de maan zetten, die beschikt over een hoop deeltjes om een kat van te maken, en die machine vervolgens deze informatie geven, dan kan hij precies de eerste kat namaken. Nu blijkt teleportatie van katten nog heel lastig te zijn, maar voor kleine deeltjes is het al gelukt, precies op de manier die hier beschreven is. Zo zijn er deeltjes geteleporteerd tussen twee Canarische eilanden en zelfs vanaf aarde naar een satteliet!

Meer info?

Leuke filmpjes:

Interessante websites en artikelen: