Het kwantumresultaat (l) lijkt sterk op het resultaat van de klassieke dynamica

Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Californië in Santa Barbara en van Google hebben de scheiding tussen de klassieke en kwantumwereld wat diffuser gemaakt. Volgens hen is er een verband tussen het klassieke fenomeen chaos en en het rare kwantumverschijnsel verstrengeling. Op basis van die redenering zou het mogelijk moeten zijn om met (stuurbare) kwantumsystemen fundamentele aspecten van de natuur te onderzoeken die met de huidige computers onhaalbaar zijn.“Dat is verrassend . Er is niet zoiets als chaos in een kwantumsysteem. Dat is volledig klassiek verschijnsel.”, zegt Charles Neill.”En er is niet zoiets verstrengeling in de klassieke wereld en toch zijn chaos en verstrengeling nauw met elkaar verbonden.”
De klassieke natuurkunde onderzoekt de macrowereld, of eigenlijk alles groter dan de atoomwereld met inbegrip het fenomeen chaos. Het weer is een voorbeeld van een chaotisch systeem.
In de atomaire wereld en kleiner werkt de klassieke natuurkunde niet meer. Daar heerst de ‘gekte’ van de kwantumwereld met ‘idiote’ fenomenen als superpositie en verstrengeling. Dat laatste fenomeen is de ‘lotsverbondenheid’ van twee kwantumdeeltjes, zoals fotonen, tot op grote afstand. In feite zijn alle systemen kwantumsystemen, stelt Neill, alleen kun je daar in de praktijk niet zo veel mee. Probeer maar eens op een kwantummanier te beschrijven wat luchtdeeltjes uit een ballon gaan doen in een luchtledige ruimte als de ballon klapt. “De onderliggende natuurkunde is chaos”, zegt medeonderzoeker Pedram Roushan, die ook bij Google actief is. In de kwantumwereld heb je weinig middelen het gedrag van de luchtdeeltjes te beschrijven die je wel hebt in de klassieke wereld. De klassieke wereld werkt niet met ‘individuën’.
Om die zaak te onderzoeken ontwikkelden de onderzoekers een proef met drie kwantumbits, de ‘rekeneenheden’ van een kwantumcomputer. Kwantumbits kunnen ook verstrengelen. Door die kwantumbits te manipuleren met elektrische pulsjes, wisselwerkten de kwantumbits, draaiden en ontwikkelden een kwantumanalogon van een hypergevoelig klassiek chaossysteem met deeltjes. Over de tijd levert al dat gewiebel en gedraai van die kwantumbits iets op dat sterk lijkt op een gevoelig klassiek systeem. De eilandjes van lage verstrengeling in de kwantum’kaart’ komen overeen met de plaatsen met weinig chaos op de klassieke ‘kaart’.

Verband

Neill: “Er is een duidelijk verband tussen verstrengeling en chaos op deze twee plaatjes. Het bereiken van een thermisch evenwicht is het fenomeen dat chaos en verstrengeling met elkaar verbindt. Het zijn in feite de drijvende krachten.”

Deze bevindingen zouden fundamentele gevolgen kunnen hebben voor het kwantumrekenen, denkt Roushan. Met drie kwantumbits praten we over een simpel systeem, maar met meer kwantumbits kunnen dingen bereikt worden die de macht van klassieke computers verre te boven gaat (zou gaan). Dan hebben we het over kunstmatige intelligentie, vloeistofdynamica of scheikunde. Neill: Dat betekent dat we dingen kunnen bestuderen die nu onmogelijk zijn.”

Bron: EurekAlert