teleportatie

Wetenschappers van de universiteit van Cambridge hebben een oplossing bedacht die teleportatie efficiënter maakt. Hun oplossing is op dit moment nog puur theoretisch, maar kan wel eens leiden tot kwantumcomputers die ons weer helpen om ook de teleportatie van grotere objecten (mensen) dichterbij te brengen.

Om te begrijpen wat de wetenschappers precies hebben bedacht, moeten we eerst in het begrip teleporteren duiken. Bij teleportatie denkt u wellicht direct aan series als Star Trek waarin mensen van de ene plaats naar de andere worden ‘gestraald’. De teleportatie waar de onderzoekers van Cambridge over spreken, werkt ietsje anders. Deze vorm van teleportatie is eigenlijk niets anders dan het met de snelheid van het licht transporteren van een kwantumtoestand. Om teleportatie mogelijk te maken, vertrouwen onderzoekers op kwantumverstrengeling. Daarvan is sprake als twee deeltjes of stukjes informatie zich – ongeacht hoe ver ze zich van elkaar bevinden – precies hetzelfde gedragen. Als men dus de toestand van het ene deeltje verandert, verandert ook de toestand van het andere deeltje. Er wordt dus niet echt materie geteleporteerd, maar er wordt een kwantumtoestand geteleporteerd. Dankzij die verbinding kan kwantuminformatie (informatie die wordt beschreven door een toestand in een kwantummechanisch systeem) met enorme snelheden worden doorgegeven. “Je kunt kwantumverstrengeling zien als de brandstof die de teleportatie aandrijft,” vertelt onderzoeker Sergii Strelchuck.

Corrigeren
Op dit moment zijn er eigenlijk twee manieren om informatie te teleporteren. Bij de ene methode kan er alleen door elkaar gehusselde informatie worden verstuurd die bij ontvangst nog gecorrigeerd moet worden. Dat is natuurlijk niet helemaal wenselijk. De andere methode behoeft geen correctie, maar heeft weer een ander nadeel: elke object dat verzonden wordt, vernietigt de verstrengeling (de ‘brandstof’). Hierdoor is voor het teleporteren van informatie dus enorm veel van die ‘brandstof’ nodig.

Kwantumcomputer

De onderzoekers hopen dat hun werk de kwantumcomputer een stukje dichterbij brengt. Deze computer maakt onder meer gebruik van kwantumverstrengeling en kan daardoor bijvoorbeeld veel sneller berekeningen uitvoeren. “Het bouwen van een kwantumcomputer is één van de grote uitdagingen van de moderne fysica,” stelt Strelchuk. Hij hoopt dat het werk van hem en zijn collega’s daaraan bij kan dragen.

Oplossing
Wetenschappers hebben zich nu over die laatste aanpak gebogen en komen met een oplossing. Ze tonen aan dat het mogelijk is om de verstrengelde staat te ‘recyclen’. In andere woorden: de onderzoekers hebben een manier gevonden om ervoor te zorgen dat de poort tussen de deeltjes niet na één verzending vernietigd wordt, maar nog een tijdje open blijft en er meerdere objecten kunnen worden verstuurd. Sterker nog: de onderzoekers komen ook met een idee om meerdere stukjes kwantuminformatie – qubits – tegelijkertijd te teleporteren. Wel merken ze op dat beide oplossingen de staat van de kwantumverstrengeling wel enigszins aantast: hoe meer qubits in beide situaties verstuurd worden, hoe sneller de verstrengelde staat achteruit gaat.

Het werk van Strelchuck en zijn collega’s is op dit moment nog puur theoretisch. Maar dat geldt niet voor teleportatie. Wetenschappers zijn reeds in staat om informatie – dat gedragen wordt door een atoom – te teleporteren. Vorig jaar nog teleporteerden Chinese onderzoekers fotonen over een recordbrekende afstand van 143 kilometer. Het teleporteren van grote objecten (bijvoorbeeld mensen): dat blijkt nog even verre toekomstmuziek. Maar wellicht kan dit onderzoek ons (indirect) helpen om die toekomstmuziek wat dichterbij te brengen: wellicht kunnen we met de enorme rekenkracht van de snelle kwantumcomputer een manier bedenken om teleportatie à la Star Trek mogelijk te maken.