Soms doet de wetenschap dingen die lijken te zijn ontstaan na drie kopjes koffie en een slapeloze nacht. Dit is het geval van twee Oostenrijkse onderzoekers, Miguel Navascués en Philip Walther, die een even gedurfd als fascinerend idee hadden: een kwantumschakelaar gebruiken om de tijd te manipuleren… tenminste voor één foton.
Nee, niemand bouwt een tijdmachine. Maar wat ze hebben waargenomen is merkwaardig genoeg om zelfs degenen die niet van deeltjes, formules en laboratoria houden, hun oren te laten spitsen.
Wat is kwantumschakelaar
In de kwantumwereld zijn de regels anders. Heel anders. Deeltjes kunnen zich op twee plaatsen bij elkaar bevinden, elkaar van veraf beïnvloeden en blijkbaar dingen doen die gevaarlijk lijken op het ‘terugspoelen’ van de tijdband.
De kwantumschakelaar is een apparaat waarmee een foton twee acties in twee verschillende volgordes kan uitvoeren… tegelijkertijd. Het is alsof je koffie zou kunnen drinken voor en na het openen van je ogen in de ochtend, op precies hetzelfde tijdstip. Voor ons mensen lijkt het onmogelijk, maar voor een deeltje is het routine.
En het is precies dankzij dit mechanisme dat de onderzoekers iets nog verrassender hebben waargenomen: het foton was, voordat het zijn reis in het kristal voltooide, al teruggekeerd naar zijn vorige staat. Een soort ingebouwde tijd “ga terug”.
Het experiment
Het idee komt voort uit een sleutelprincipe van de kwantummechanica: het observeren van een systeem wijzigt het. Daarom besloten Navascués en Walther deze beperking als een kans te gebruiken. Ze stuurden een foton door een kristal, verbonden het met de kwantumschakelaar en analyseerden vervolgens het gedrag ervan. Het resultaat? Zelfs voordat de reis voltooid was, werd het foton in zijn oorspronkelijke staat ‘hersteld’. Alsof hij zelf op de terugspoelknop had gedrukt.
Het is duidelijk dat het niet mogelijk is om deze dynamiek te repliceren op macroscopische objecten: het terugdraaien van de tijd met één seconde zou miljoenen jaren aan berekeningen vergen, iets wat zelfs de meest geavanceerde computers te boven gaat. Dus geen tijdsprongen, geen alternatieve versies van onszelf. Maar…
Omdat dit allemaal belangrijk is
Het echte doel van het onderzoek is niet om mensen te sturen om dinosaurussen opnieuw te bezoeken, maar om een van de grootste problemen van kwantumcomputers op te lossen: rekenfouten.
Als een verkeerde interactie zou kunnen worden ‘teruggedraaid’ naar de vorige toestand – net zoals gebeurt bij het foton in het experiment – zouden we oneindig veel effectievere correctiemechanismen hebben. En dit zou de weg vrijmaken voor een nieuwe generatie van veel betrouwbaardere kwantumtechnologieën.
Het is alsof het systeem zegt: “Oeps, ik heb een fout gemaakt. Ik ga even terug.” Een soort “CTRL+Z” van de subatomaire wereld.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
