Je leest:

Teleportatie onder de Donau

Teleportatie onder de Donau

Weense natuurkundigen hebben voor het eerst kwantumteleportatie buiten het laboratorium laten werken. Ze straalden de informatie onder de Donau door.

In de film De derde man zien we acteur Orson Welles wanhopig door de Weense riolen rennen. Zijn vlucht voor de politie was een stuk makkelijker geweest als hij zichzelf af en toe een eindje vooruit had kunnen beamen. Hoewel onstoffelijk transport van mensen nog sciencefiction is, kunnen natuurkundigen sinds enkele jaren wel fotonen (lichtdeeltjes) teleporteren. “Tot nu toe gebeurde dat echter altijd onder gecontroleerde omstandigheden in het laboratorium”, zegt Rupert Ursin, hoogleraar experimentele natuurkunde aan de universiteit van Wenen. “Wij zijn de eersten die het experiment in de real world uitvoerden.”

Om te bewijzen dat de teleportatie-apparatuur ook tegen de harde buitenwereld bestand is, weken Ursin en zijn team uit naar een riool. Ze trokken een achthonderd meter lange glasvezelkabel vanaf de ene kant van de Donau, via de hoofdader van de Weense riolering naar de andere kant van de rivier. Langs dit ondergrondse ‘kwantumkanaal’ kopieerden ze de polarisatietoestand van één lichtdeeltje naar een ander lichtdeeltje aan de overkant, en herhaalden dit met duizenden andere fotonparen. De Oostenrijkse wetenschappers publiceerden deze ‘belangrijke stap richting wereldwijde kwantumcommunicatie’ in Nature.

“Een foton kent twee polarisatietoestanden”, vertelt Ursin, “en kan daarom dienst doen als een qubit.” Een qubit is de kwantummechanische variant van de klassieke digitale bit (een 0 of 1) waarmee huidige computers informatie verwerken. Met qubits kunnen toekomstige computers efficiënter rekenen (omdat een qubit tijdens het rekenen ook waarden tússen 0 en 1 kan hebben). “Bedrijven gaan pas in kwantumcomputers investeren”, zegt Ursin, “als ze weten dat de technologie ook buiten het lab werkt.”

Een opstelling voor kwantum-teleportatie. De laserbundels worden zo gecombineerd en gesplitst, dat ze in een gedeelde toestand terecht komen. Wat met de ene bundel gebeurt, gebeurt ook met de andere. Door de bundels als zender en ontvanger te gebruiken, kun je informatie en deeltjes verplaatsen. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Schommelen

“Voor zover we weten, zijn wij de eersten die het teleportatiesysteem uitgebreid hebben”, zegt Ursin. “Daardoor verdubbelt de efficiëntie vergeleken met eerdere experimenten.”

Toch neemt het kopiëren van enkele qubits nog altijd vele uren in beslag. Dat ligt aan de grote complexiteit van het hele proces. De wetenschappers moesten elk fotonpaar eerst met elkaar verstrengelen, wat inhoudt dat de lichtdeeltjes hun aparte polarisatietoestand opgeven voor een gezamenlijke – hoe groot hun onderlinge afstand ook is. Vervolgens hielden de onderzoekers het ene foton bij zich, terwijl ze het andere foton via de glasvezelkabel onder de Donau door stuurden. Op het moment dat ze de polarisatie veranderden van het foton voor hun neus (met een zogenaamde Bell-meting), veranderden ze automatisch de polarisatie van het andere foton honderden meters verderop. De teleportatie van de polarisatietoestand gebeurt onmiddellijk, maar het verstrengelen, verzenden en uitlezen van de informatie kost wel tijd. Het overbrengen van zo’n vier kiloqubyte aan data (ruim vierduizend fotonen) duurde maar liefst achtentwintig uur.

“In die tijd kan de temperatuur in de tunnel flink schommelen”, vertelt Ursin, “wat de werking van de kabel verstoort. De glasvezelkabel is het meest gevoelige onderdeel van de opstelling. Ook trillingen kunnen het signaal in de kabel vervormen. We hebben echter aangetoond dat teleporteren onder deze erbarmelijke omstandigheden met grote betrouwbaarheid werkt.”

Literatuur

Teleportatie, Natuur & Techniek september 1998 Kwantumbits zijn twijfelaars, Natuurwetenschap & Techniek juni 2004

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 augustus 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.