Verslag
Kwantumfysica biedt onbegrensde mogelijkheden
Met de avond over het kwantuminternet trekt het Kenniscafé Emmen voor de derde achtereenvolgende keer een uitverkocht huis. De in Emmen opgegroeide Ronald Hanson (1976) slaagt erin het bijna niet te bevatten onderwerp zo te brengen, dat het overgrote deel van de bezoekers met een tevreden gevoel naar huis gaat. Zij hebben een blik kunnen werpen in een put waarvan ze de diepte niet konden peilen, maar waarvan de echo nog jaren na zal klinken.
Einsteins ongelijk
De bezoekers hebben op hoofdlijnen begrepen dat de kwantumfysica berust op het wonderbaarlijke gegeven dat hetzelfde elektron tegelijkertijd hier kan zijn en aan het einde van het universum. Zij kunnen alleen maar begrip opbrengen voor Einstein, die dit verschijnsel aanvankelijk ongelovig wegzette als ‘spukhafter Fernwirkung’. En ze hebben een beeld gekregen van de onbegrensde toepassingsmogelijkheden: van computers met een onvoorstelbare rekenkracht tot superveilige, niet te kraken internetverbindingen.
Ronald Hanson is hoogleraar aan de TU Delft en wetenschappelijk directeur van het onderzoeksinstituut QuTech, een samenwerkingsverband van de TU Delft en TNO. In 2015 levert zijn instituut het definitieve bewijs van wat al sinds de jaren 30 van de vorige eeuw wordt vermoed: wij leven niet in een lokaal-causale wereld. Hiermee wordt de tweede kwantumrevolutie ingezet. De eerste kwantumrevolutie vond plaats in het interbellum van de vorige eeuw, in de tijd van Einstein en Lorentz.
De tweede kwantumrevolutie
Deze tweede kwantumrevolutie, waar het instituut van Hanson dus een belangrijke bijdrage aan heeft geleverd, wordt mogelijk gemaakt door de nanotechnologie en door hele precieze en geavanceerde apparatuur. Voor het eerst in de geschiedenis is het mogelijk daadwerkelijk naar één elektron tegelijk te kijken.
Het persbericht uit 2014 waarin de TU Delft deze ontdekking wereldkundig maakt, wordt in eerste instantie door de Nederlandse journalistiek genegeerd. Pas als de New York Times er een artikel aan wijdt en daarin het begrip teleportatie introduceert, wordt het bericht ook hier opgepakt. Het NOS journaal maakt het inzichtelijk door Rob Trip dubbel te projecteren. De presentator spreekt in 2015 de legendarische woorden: ‘Eén troost: de wetenschappers snappen zelf ook niet hoe het werkt’. En eigenlijk is dat ook een beetje zo: de wetenschap beschrijft wat ze ziet, maar kan het niet echt verklaren.
Monogamie van de verstrengeling
Verstrengelde elektronen kunnen op hetzelfde moment (‘instantaan’) op twee verschillende plaatsen zijn, welke afstand ze ook scheidt. Deeltjes kunnen zich in geen tijd over grote afstand verplaatsen: teleportatie. De deeltjes die op afstand verstrengeld zijn, ‘gaan nooit vreemd’ en blijven altijd onderling verbonden. Het is deze ‘monogamie van de verstrengeling’, die ervoor zorgt dat kwantuminternet volledig veilig is en dat er geen inbreuk mogelijk is op de privacy van de gebruikers.
Hansons instituut werkt nu aan het eerste kwantumnetwerk ter wereld dat de steden Delft, Den Haag, Leiden en Amsterdam vanaf 2022 gaat verbinden. Waar leidt deze tweede kwantumrevolutie toe? Als het om de kwantumcomputers gaat, is vooral hun extreme rekenkracht beslissend. Kwantumcomputers met slechts 50 tot 60 q-bits zijn al sneller dan de snelste bestaande ‘gewone’ supercomputer. Geen huidige versleuteling is tegen deze rekenkracht bestand. Daarentegen maakt het kwantuminternet straks dus een absoluut veilig en privacybestendig internet mogelijk, waar de huidige encryptiemethoden overbodig zijn.
De hele wereld in je broekzak
Maar de belangrijkste toepassingen liggen buiten ons blikveld, zoals altijd bij fundamenteel-wetenschappelijke doorbraken. Het is dit jaar precies 50 jaar geleden dat het internet werd geboren. Hanson beschrijft hoe krakkemikkig dat toen ging. De bedoeling was het woord ‘login’ via internet te versturen. Dat ging letter voor letter, en de controle of het lukte, ging via de telefoon. Nadat de l en de o waren verzonden, crashte de computer. Wie had in 1969 kunnen bevroeden hoe de wereld er vijftig jaar later uit zou zien en hoe wij nu de hele wereld en een halve Blokkerwinkel in onze broekzak hebben?
Kortom, ook in Delft weten ze niet hoe de toekomst eruit gaat zien. Maar Hanson twijfelt er niet aan dat de kwantumcomputers over vijf jaar operationeel zijn.
Ethische vragen
En ook deze wetenschappelijke revolutie werpt ethische vragen op. Een absoluut veilig internet is mooi, maar dan is er dus ook geen enkele manier meer om onverlaten die kwaad in de zin hebben via het net te volgen. De sleepwet kan bij het oud vuil en de adepten van het dark web hebben vrij spel. Dit aspect is een toevallig, maar gelukkig bruggetje naar de volgende avond van het Kenniscafé: Ethiek in een digitale wereld.
Geen kwantuminternet zonder glasvezel
Hoewel elektronen dus op hetzelfde moment op verschillende plaatsen kunnen zijn, wordt voor de verbindingen tussen de kwantumcomputers gebruik gemaakt van glasvezel. ‘Val je buiten boord als je niet bent aangesloten op het glasvezelnetwerk?’, wil een bezoeker weten. Hanson reageert verbaasd: ‘Zijn er hier dan nog gebieden waar geen glasvezel ligt?’ En zo komt ook dit moeilijke onderwerp opeens heel dichtbij.
Bezoeker blogt
Klaas van der Meulen van de blog Klaastaal was ook aanwezig. Achter de volgende link vindt u zijn zeer lezenswaardige blog. http://klaastaal.nl/ronald-hanson-de-monogamie-van-de-verstrengeling-kenniscafe-emmen-16-01-19-e-750/
Foto's
