NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/nr-124-ultieme-test-spookachtige-werking/

Geprint op :
17 december 2018
20:54:32

Nature en Science namen het op in hun top-10 van wetenschappelijke gebeurtenissen in 2015: het Delftse experiment waarin de spookachtige werking van quantummechanica experimenteel onomstotelijk werd aangetoond.

Worden objecten alleen maar beïnvloed door hun directe omgeving? Of heeft – zoals de quantumtheorie voorspelt – het kijken naar een bepaald object soms onmiddellijk invloed op hoe we een ander object ver weg waarnemen? Einstein stelde zich deze wezenlijke vraag in 1935 en gaf er meteen antwoord op: hij geloofde niet in "spookachtige werking op afstand". Precies tachtig jaar later voerde een groep onderzoekers onder leiding van Ronald Hanson bij de TU Delft eindelijk het experiment uit dat beschouwd wordt als de ultieme test voor die spookachtige werking: de loophole-free Bell-test. Twee elektronen, op 1,3 kilometer van elkaar, gedragen zich inderdaad alsof er een onzichtbare onmiddellijke koppeling tussen hen bestaat.

Voor het eerst alle loopholes gesloten
Eerdere experimenten vereisten steeds aanvullende veronderstellingen in de experimentele aanpak, zogeheten loopholes ('achterdeuren'). Het Delftse team heeft nu dankzij ontwikkelingen in quantumoptica op nanoschaal voor het eerst alle loopholes gesloten.

De onderzoekers zetten twee diamanten, met in elk een kleine val voor een enkel elektron, op 1,3 kilometer van elkaar vandaan. Een elektron heeft een magnetische eigenschap die spin wordt genoemd. De onderzoekers wisten de elektronenspins te verstrengelen door afzonderlijke lichtdeeltjes te gebruiken om de wisselwerking over te dragen. In een Bell-test wordt aan elke zijde van een ruimtelijk gescheiden verstrengeld paar deeltjes een verschillende eigenschap gemeten, afhankelijk van een willekeurig gekozen input-'vraag'. De quantummechanica voorspelt dat de uitkomsten (of 'antwoorden') sterk gecorreleerd zijn op een manier die door geen enkele klassieke, verborgen variabele, -theorie kan worden verklaard.

Niet te kraken encryptiesleutel
Het experiment is goed nieuws voor toepassingen die zijn gebaseerd op quantumverstrengeling. Met name valt te denken aan een encryptiesleutel voor veilige communicatie: de sleutel valt fundamenteel niet af te luisteren, omdat de informatie niet tussen twee punten reist maar ontstaat op het moment van de instantane verstrengeling. Zolang er loopholes blijven bestaan, vormen ze een potentiele achterdeur voor hackers. De quantumcommunicatie wordt inherent veilig zodra de loopholes gesloten zijn.

Publicatie
Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres,
B. Hensen, et al. Nature 526, 682-686 (2015) doi:10.1038/nature15759.