Chinese natuurkundigen hebben een record kwantumteleportatie gevestigd. Ze verpakten informatie in uiterst kleine lichtdeeltjes en stuurden ze vanuit een satelliet naar twee grondstations, die op 1200 km van elkaar verwijderd liggen. In China lijken wetenschap en technologie een zonnige toekomst te hebben.
Op 16 juni bracht Pan Jianwei, hoofd van het kwantumsatellietproject de internationale wetenschappelijke wereld en de media op de hoogte. Zijn team was erin geslaagd om door middel van de vorig jaar gelanceerde satelliet Micius via kwantumteleportatie te communiceren met twee grondstations.
Peer review
Delingha in de provincie Qinghai (NW China) en Lijiang in de provincie Yunnan (ZW China) kregen op die manier informatie toegestuurd waarmee niet geknoeid kon worden. Dit dank zij een specifieke geavanceerde procedure. De collega’s aan wie het onderzoeksrapport voor toetsing (peer review) is voorgelegd hebben het correct bevonden en er de grote waarde van erkend. Een uitleg voor het grote publiek werd verspreid door Xinhua en door het tijdschrift Science. Om een onbekende reden heeft het bericht pas de afgelopen week aandacht gekregen in massamedia zoals de BBC. De Britse zender bracht overigens een heldere uitleg en een kort filmpje over de prestatie.
Kwantumteleportatie voor dummies
De Chinese fysici hebben fotonen, ofwel de kleinste, ondeelbare hoeveelheden licht, met elkaar verbonden door middel van kwantumverstrengeling. Het effect van de verstrengeling is dat je het ene deeltje niet kunt veranderen zonder dat het andere ook verandert, ook al bevinden zij zich op grote afstand van elkaar. Dit heet kwantumteleportatie en het is ook mogelijk met atomen en moleculen. Van kwantumverstrengeling kan je gebruikmaken om informatie die je wil doorsturen van A naar B te beveiligen. Zo kan je 1 van beide fotonen meesturen met het informatiepakketje en het andere foton bijhouden. Als men probeert onderweg tussen A en B het pakketje te lezen, zullen de twee fotonen dit meteen aan elkaar doorgeven en wordt de onderschepper betrapt.
Spooky?
Een kwantumverstrengeling van deeltjes via lucht of glasvezel is mogelijk, maar levert veel problemen en weinig goede resultaten op. Meer succes is mogelijk als je de verbinding door de ruimte kan laten gaan, omdat die bijna luchtledig is. Het komt vreemd over omdat je een deeltje op grote afstand kunt beïnvloeden vanuit een ander deeltje, zonder dat er een waarneembare band is tussen de twee. Echt tovenarij lijkt het feit dat over een zekere afstand dingen kunt veranderen of verplaatsen, teleportatie. Liefhebbers van science fiction denken dan meteen aan personages die plots op de ene plek verdwijnen om bijna tegelijkertijd op een andere te verschijnen. Kwantumverstrengeling zou dat misschien ooit mogelijk kunnen maken, maar zover zijn we nog lang niet.
Mitsen en maren
Het team van Pan Jianwei
Wat wel binnen handbereik begint te komen is het perfect veilig versturen van informatie (zie het voorbeeld hierboven). Op deze manier kan je kwantummechanica gebruiken om internetcommunicatie te beveiligen. Niet te vroeg juichen (en rekening houden met het feit dat wetenschappers en technici af en toe de neiging hebben verwachtingen mooier voor te stellen om meer financiering te verkrijgen). De Chinese onderzoekers en hun collega’s beseffen dat er nog een lange weg te gaan is. De aantallen en formaten van de fotonen in de geslaagde experimenten zijn nog zeer klein. Er moeten nog vele ingewikkelde problemen worden opgelost zoals de invloed van de zwaartekracht, het zonlicht, de beweging van de aarde voordat we kwantumgecodeerde informatie op een praktische manier van continent naar continent kunnen versturen.
Que sera?
Er bestaan veel vermoedens over het nut van teleportatie, maar nog niet veel zekerheden. Bruikbaarheid om het internetverkeer te beveiligen en inzet bij het werk van geheime diensten liggen voor de hand. Dat laatste gebeurt waarschijnlijk al in een aantal landen, maar wellicht niet via de ruimte, en er zijn uiteraard weinig details over bekend.
De Chinese natuurkundigen krijgen van hun collega’s felicitaties en verdienen die ook. Zij zijn erin geslaagd kwantumverstrengelde fotonen door de ruimte te sturen. Ze hebben dat bovendien over een recordafstand gedaan. De Chinese wetenschappelijke wereld en de overheid mogen ook in de lof delen. Zij hebben besloten duurzaam en voor lange tijd te investeren in een technologische ontwikkeling die toekomstperspectieven biedt op vele terreinen.
Voor meer achtergrondinformatie over Pan Jianwei, de bouwer van de eerste satelliet voor kwantumcommunicatie ga naar: https://www.vpro.nl/programmas/the-mind-of-the-universe/kijk/wetenschappers/pan.html met onderaan, links naar interview en artikel waaruit o.a. blijkt dat China al in 2012 de koploper was in kwantumteleportatie.
(UPD) In 2014 slaagde de Nederlandse Technische Universiteit Delft in een teleportatie. Het bracht de Nederlandse krant NRC ertoe een redelijk geslaagde poging te wagen tot een bevattelijke uitleg:
Teleporteren in 5 stappen
‘Einstein geloofde er niets van, maar toch kan het: teleportatie TU Delft lukte het vorige week met quantuminformatie Alleen.. leg het maar eens uit.’
Wikipedia, Science, Xinhua, BBC en vrienden en lezers natuurkundigen en ict-ers (met dank voor hun uitleg)
