Close
De recente doorbraken in quantumfysica en informatietheorie hebben ons begrip van de werkelijkheid ingrijpend veranderd. Een van de meest intrigerende verschijnselen uit de quantumwereld is quantumverstrengeling. Dit fenomeen stelt ons in staat om dieper na te denken over de aard van verbondenheid, afstand en zelfs de essentie van realiteit zelf. In dit artikel gaan we verder in op de betekenis van verstrengeling en de invloed ervan op ons wereldbeeld, met een bijzondere focus op de Nederlandse en bredere Europese context. Voor een overzicht van de basisprincipes en het belang van dit fenomeen, kunt u terugkijken naar het artikel Hoe informatietheorie en quantumfysica ons begrip van de realiteit veranderen.
Quantumverstrengeling is een fenomeen waarbij twee of meer deeltjes zodanig met elkaar verbonden raken dat de toestand van het ene deeltje direct invloed heeft op die van het andere, ongeacht de afstand tussen hen. Dit concept, dat ooit door Einstein spottend werd aangeduid als « spookachtige actie op afstand », is inmiddels bevestigd door talloze experimenten, zoals die uitgevoerd met entangled fotonen en elektronen in laboratoria wereldwijd, inclusief Nederland. Het opvallende is dat deze verstrengelde deeltjes niet meer als afzonderlijke entiteiten kunnen worden beschouwd; hun toestanden vormen één geheel, zelfs als ze zich op grote afstand van elkaar bevinden.
Hoewel zowel verstrengeling als interferentie fundamentele quantumverschijnselen zijn, verschillen ze duidelijk. Interferentie betreft de samenvoeging van golffronten van een enkele deeltje, zoals bij de Dubbel-spleet-experimenten, en illustreert de golffunctie van quantumobjecten. Verstrengeling daarentegen gaat over de correlaties tussen meerdere deeltjes, waarbij de toestand van het ene deeltje direct gerelateerd is aan die van het andere, onafhankelijk van de fysieke afstand. In Nederland worden deze fenomenen onder meer onderzocht in quantumlaboratoria zoals QuTech in Delft, waar experimenteel wordt aangetoond dat verstrengeling kan worden gebruikt voor kwantumcommunicatie en -computing.
Een natuurlijk voorbeeld van verstrengeling komt uit de wereld van subatomaire deeltjes en wordt onder meer waargenomen in kosmische straling. Experimenten zoals die in het Nederlandse Radboud Universiteit en in internationale projecten zoals het Quantum Internet Alliance laten zien dat verstrengeling niet alleen theoretisch bestaat, maar ook praktisch kan worden toegepast voor veilige communicatie en kwantumnetwerken. Een recent experiment in Nederland toonde aan dat verstrengelde fotonen over een afstand van meer dan 100 kilometer konden worden gedeeld, wat de weg wijst naar een toekomst waarin quantumnetwerken de standaard worden voor veilige datatransmissie.
Verstrengeling ondermijnt het klassieke idee dat informatie of invloed slechts via bekende communicatiekanalen kan reizen. Experimenteel bewijs, zoals de Bell-testen, toont aan dat verstrengelde deeltjes op een manier reageren die niet kan worden verklaard door lokale invloeden. Dit impliceert dat de quantumwereld niet beperkt is door de klassieke begrippen van afstand en snelheid, en dat er een soort verbondenheid bestaat die verder gaat dan onze intuïtie. In Nederland worden deze principes onder meer onderzocht in de projecten van QuTech en het European Quantum Flagship, waar men zich richt op het benutten van niet-lokale correlaties voor veiligere communicatie.
Traditioneel beschouwden we afstand als een barrière voor directe invloed. Quantumverstrengeling daagt deze opvatting uit door te laten zien dat twee deeltjes, ondanks enorme scheiding, nog steeds een onmiddellijke correlatie vertonen. Dit heeft niet alleen filosofische implicaties, maar ook praktische gevolgen voor communicatie, waarbij fysieke afstand minder relevant wordt. In de Nederlandse context wordt er volop onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van quantumnetwerken die deze principes benutten, met het oog op het creëren van een veilige, wereldwijde quantum-internetinfrastructuur.
De inzichten uit quantumverstrengeling bieden een nieuw perspectief op de verbondenheid van alles in het universum. In plaats van een wereld van geïsoleerde entiteiten, wordt de werkelijkheid voorgesteld als een onderling verweven geheel. Dit sluit aan bij sommige spirituele en filosofische ideeën over eenheid, die in Nederland en elders in Europa veel aandacht krijgen. De wetenschap toont dat onze wereld niet alleen fysiek verbonden is, maar ook op fundamenteel niveau doordrongen is van een universele samenhang die verder gaat dan onze zintuiglijke waarneming.
Traditioneel werd de werkelijkheid gezien als een verzameling objectieve feiten die onafhankelijk van onze waarneming bestaan. Quantumverstrengeling ondermijnt deze opvatting door te laten zien dat de toestand van de ene deeltje direct verbonden is met die van een ander, ongeacht de fysieke scheiding. Dit roept vragen op over de aard van objectiviteit en of de werkelijkheid op een dieper niveau afhankelijk is van de kwantuminteracties. Filosofen zoals Niels Bohr en Einstein hebben hierover lange debatten gevoerd, waarbij Bohr betoogde dat onze waarneming de werkelijkheid mede bepaalt. In Nederland worden deze discussies actief gevoerd binnen de academische wereld en in publieke lezingen.
Er bestaan verschillende interpretaties van quantummechanica die proberen de betekenis van verstrengeling te begrijpen, zoals de Copenhagen-interpretatie, de many-worlds-interpretatie en de de Broglie-Bohm-theorie. Deze benaderingen geven verschillende antwoorden op de vraag of de werkelijkheid op een objectieve manier bestaat of dat deze afhankelijk is van waarneming en bewustzijn. In Nederland worden deze interpretaties niet alleen academisch besproken, maar ook vertaald in praktische toepassingen, zoals quantumcomputers en cryptografie, die onze perceptie van realiteit verder uitdagen en verdiepen.
Het ultieme vraagstuk rondom verstrengeling is of deze onze opvatting van een onafhankelijke, objectieve realiteit daadwerkelijk transformeert. Sommige wetenschappers en filosofen stellen dat de kwantumwereld ons dwingt tot een nieuwe visie, waarbij werkelijkheid niet langer vaststaat, maar afhankelijk is van de context en interacties. In Nederland wordt deze discussie actief gevoerd, onder andere in de context van de ontwikkeling van kwantumtechnologieën die de grenzen van onze perceptie verder verleggen. Dit opent de deur naar een nieuwe wereld waarin verbondenheid en realiteit niet langer gescheiden concepten zijn, maar twee zijden van dezelfde medaille.
Quantumcomputers maken gebruik van verstrengelde qubits om complexe berekeningen uit te voeren die voor klassieke computers onmogelijk zijn. Nederland speelt hierbij een vooraanstaande rol, met onderzoeksinstituten zoals QuTech in Delft, waar experimenteel wordt gewerkt aan de ontwikkeling van stabiele, schaalbare kwantumcomputers. Deze technologie opent nieuwe mogelijkheden voor het oplossen van problemen in cryptografie, materiaalwetenschap en data-analyse.
Quantumcryptografie gebruikt verstrengeling om communicatie te beveiligen. Door het gebruik van verstrengelde deeltjes kunnen gegevens worden verzonden die niet kunnen worden afgeluisterd zonder de communicatie te verstoren, waardoor de beveiliging vrijwel ondoordringbaar wordt. Nederland loopt hierin voorop, met projecten zoals Quantum Delta NL, die zich richten op het implementeren van deze technologie in nationale en internationale netwerken. De implicaties voor de digitale veiligheid zijn enorm, vooral in een tijd waarin cyberdreigingen toenemen.
De voortdurende ontwikkelingen in quantumtechnologie brengen niet alleen technische kansen, maar ook ethische vraagstukken met zich mee. Hoe beschermen we privacy en veiligheid in een wereld waarin verstrengelde systemen en kwantumcomputers een grote rol spelen? In Nederland worden deze onderwerpen actief besproken binnen beleidskaders en ethische commissies, met het oog op een verantwoorde integratie van quantuminnovaties in onze samenleving.
© 2021 Ahmed Rebai – Tous les droits réservés. Designed by Ahmed Rebai Famely.
