Hans Bethe in 1996. Hij voorspelde in 1931 al het gedrag van ‘verstoorde’ atomen (foto: Cornell-universiteit)
Kwantummechanica zal niet ophouden mij te verbazen (en ik ben niet de enige). Ik geloof dat het de grote Deen Niels Bohr was die zei dat iemand die zei de kwantumwereld te begrijpen er niks van begrepen had. In het wetenschapsblad Nature staan twee artikelen, een van Amerikaanse en een van Europese origine, die weer nieuw ontdekte capriolen in de toch al vreemde kwantumwereld blootleggen: fotonen die elkaar aantrekken (het Amerikaanse onderzoek) en atomen die paarsgewijs ‘omkieperen’. Dan beginnen meteen de oogjes te glinsteren van de lieden die zich bezig houden met de ontwikkeling van de kwantumcomputer: weer wat ‘handgreepjes’ om met behulp van die malle kwantumwereld te rekenen en moeilijke problemen op te lossen.
De waarnemingen van de Amerikanen aan fotonen waren het opmerkelijkst. De onderzoekers, onder meer van de Harvard-universiteit, vertraagden een foton door afkoeling vlak boven het absolute nulpunt (rond -273 °C) tot ze ‘nauwelijks’ meer bewogen (400 m/s ipv 300 000 km/s). Als er tweede foton in de buurt van de eerste kwam, dan leek het net of ze elkaar aantrokken. Lichtdeeltjes (fotonen) hebben geen massa en trekken elkaar normaal gesproken niet aan. Dat was niet eerder waargenomen: een nieuwe anomalie in de kwantumwereld (anomalie in zoverre die afwijkt van onze eigen macrowereld).
In het Europese onderzoek van onderzoekers van het Duitse Max Planck-instituut voor kwantumoptica werden met behulp van lasers, ook onder ‘ijzige’ omstandigheden, rubidium-atomen netjes op een rijtje gelegd. Atomen hebben een kernspin: naar boven of naar onder gericht (in ieder geval tegengesteld). Als je nu de spin van een atoom omdraait, bleek uit een proef gedaan in 2012, dan verplaatst die storing van de orde zich zoals een ‘wave’ door het stadion. Wat gebeurt er nu als je twee naburen ‘omdraait’ (een spin is een eigenschap en heeft niks met draaien te maken)? De Amerikaanse Duitser Hans Bethe voorspelde al in 1931 dat die verstoring zich paarsgewijs zal voorplanten. Hij bleek gelijk te hebben. De verstoring plantte zich twee keer zo langzaam voort als dat ene ‘omgedraaide’ atoom, alsof die ‘omzetting’ van de kernspins zwaarder was geworden.
Zoals gezegd vormen deze ‘curiositeiten’ een verrijking van de gereedschapskist van de bouwers van kwantumcomputers; mogelijkheden om die ‘ongrijpbare’ kwantumbits te manipuleren en het opslaan van gegevens. Ook zouden deze fenomenen kunnen helpen bij het doorgronden, zo speculeert het Franse dagblad Le Monde, van nu nog onbegrijpelijke verschijnselen als de supergeleiding, uiteraard met de achterliggende gedachte gericht te kunnen zoeken naar hoogtemperatuursupergeleiders en niet meer al dolende, zoals nu het geval is.