lichtgolf

Twee jaar geleden toonden onderzoekers aan dat het mogelijk is om licht ‘op te voeren’ en delen van een lichtstraal sneller te laten reizen dan het licht. Nieuw onderzoek toont aan dat data in zo’n opgevoerde lichtstraal verloren gaat.

Einstein wist het zeker: niets kan sneller reizen dan licht in een vacuüm. Maar twee jaar geleden ontdekten onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) een maas in die natuurwet. Het is inderdaad onmogelijk om een lichtgolf ‘op te voeren’ en sneller te laten reizen dan het licht. Maar het is wel mogelijk om binnen die lichtgolf te spelen met de snelheid van licht.

De piek
Een lichtgolf kunt u zien als een golvende lijn. De onderzoekers toonden aan dat het mogelijk is om de pieken van die golven ietsje eerder te laten arriveren dan men op basis van de snelheid van het licht zou verwachten. Hoewel de lichtgolf nog steeds dezelfde constante snelheid had, waren de pieken iets naar voren geschoven.

Informatie
Dat onderzoek heeft nu een vervolg gekregen. Golven dragen namelijk informatie bij zich. En dat riep een interessante vervolgvraag op. Wat gebeurt er met die informatie als onderzoekers zo’n lichtstraal ‘opvoeren’? “We wisten dat het opvoeren van informatie allerlei problemen met causaliteit zou geven, zoals je die ook in sciencefictionfilms waarin mensen terug in de tijd reizen, ziet,” stelt onderzoeker Ryan Glasser. “Dus niemand verwachtte eigenlijk dat het mogelijk zou zijn, maar wat zou er precies voor zorgen dat het niet mogelijk was? Dat wilden we weten.”

“Eigenlijk verwachtte niemand dat het mogelijk zou zijn”

Het experiment
De onderzoekers zetten een experiment op. Ze creëerden twee lichtbundels. De fotonen in de ene lichtbundel waren verstrengeld met de fotonen in de andere lichtbundel. Dat betekent dat kwantuminformatie in de ene lichtbundel – zoals de amplitude – overeenkomt met de kwantuminformatie in de andere lichtbundel. Normaal gesproken hoeven onderzoekers de kwantuminformatie slechts in één bundel af te lezen om te achterhalen hoe deze informatie er in beide bundels uitziet. Maar hoe zou dat zijn als de onderzoekers de lichtgolven in één bundel op zouden voeren? Ze probeerden het uit en ontdekten dat de overeenkomsten tussen de twee bundels vanaf dat moment afnamen. En hoe meer ze de ene lichtbundel opvoerden, hoe groter de verschillen werden. “We konden de kwantuminformatie niet sneller laten gaan dan de snelheid van het licht in een vacuüm,” vertelt Glasser.

Het is nog niet helemaal duidelijk hoe het komt dat de kwantuminformatie zich aan die maximumsnelheid onderwerpt. “We vermoeden dat kwantumruis en verstoring die grens bepalen.”