Elektron-teleportatie stap dichterbij

Het klinkt als iets uit Star Trek maar sinds een jaar of vijftien wordt er al echt aan teleportatie gedaan. Overigens niet met mensen, zoals in de bovengenoemde sciencefiction-serie maar met fotonen en ionen. Bij die teleportatie wordt informatie van het ene deeltje onmiddellijk overgedragen naar het andere deeltje en dat biedt mogelijkheden voor speciale vormen van datatransport. Informatie kan hierdoor theoretisch honderd procent veilig worden verstuurd.

Vlag omhoog

“Belangrijk in onze experimenten is dat we weten wanneer de verstrengeling heeft plaatsgevonden”, zegt Hanson. “Dat lukt namelijk niet altijd. Als je uiteindelijk informatie wil gaan versturen via gekoppelde deeltjes dan is het van belang dat je weet wanneer de koppeling gelukt is. Het nadeel van verstrengeling met fotonen, dat in eerder experimenten al lukte, is dat je dat eigenlijk nooit weet. Als wij in ónze opstelling de twee fotonen bij onze detectors meten dan weten dat de elektron-verstrengeling er is.”

Naast fotonen lukte verstrengeling tussen ionen over een lange afstand al jaren geleden, maar vanaf dat moment lijkt de ontwikkeling daar een beetje te stokken. Hanson: “Men is sindsdien tevergeefs bezig met pogingen om het aantal deeltjes dat in de verstrengeling zit te vergroten om meer informatie tegelijk te kunnen versturen, dat is technisch blijkbaar erg moeilijk. Wij hebben met deze verstrengeling op afstand laten zien dat we in ieder geval even ver zijn als de mensen die met ionen werken. En bovendien verwacht ik dat een dergelijke uitbreiding met meer deeltjes makkelijker gaat met de elektronvallen die wij in onze experimenten gebruiken.”

Teleportatie over duizenden kilometers

De elektronen in de experimenten van Hanson zouden in de toekomst niet alleen voor onafluisterbare berichten kunnen zorgen. Elektronvallen blijken tot nu toe namelijk ook uitstekende kandidaten voor qubits in een quantumcomputer. Zo’n qubit is eigenlijk te vergelijken met een bit (een 1 of een 0) in een normale computer, met het verschil dat een qubit een oneindig aantal waardes tussen 1 en 0 kan aannemen. Deze vreemde eigenschap geeft een qubit de potentie een extreem groot aantal berekeningen tegelijk te kunnen doen.

Van belang voor een krachtige quantumcomputer is echter dat er verschillende qubits (in dit geval dus elektronen) kunnen samenwerken. En daarvoor moeten ze verstrengeld zijn. Dat is experimenteel ook al gelukt, zij het binnen een chip. “De elektronen zitten dan praktisch naast elkaar en ‘voelen’ elkaar direct”, zegt Hanson.

“Maar het kan natuurlijk ook zo zijn dat je in de toekomst meerdere quantumcomputers hebt die je wilt laten samenwerken”, gaat hij verder. “Met deze experimenten willen we laten zien dat ze via een verstrengeling met elkaar kunnen communiceren. Ze kunnen dan als één computer berekeningen uitvoeren. De basis van dit proces hopen we nu eerst aan te tonen over een afstand van drie meter, maar dat zou uiteindelijk ook net zo goed over honderden of duizenden kilometers moeten lukken.”

Hanson laat weten dat hij en collega’s nog dit jaar informatie via de verstrengelde elektronen hopen te teleporteren. “We zijn nu bezig met het opbouwen van dit experiment, en het zou deze zomer al moeten gebeuren. Als dat lukt dan zou dat groot nieuws zijn. Of we dan weer Nature halen? Haha, ja die kans bestaat.”

http://www.youtube.com/watch?v=ZHvoeuT3-ko