Verstrengeling

In de kwantumtheorie is verstrengeling de manier waarop deeltjes energie/materie gecorreleerd kunnen raken om voorspelbaar met elkaar te interageren, ongeacht hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn. Kwantumverstrengeling maakt het mogelijk dat kwantumbits (qubits) die op ongelooflijke afstanden van elkaar verwijderd zijn, onmiddellijk met elkaar kunnen interageren, in een communicatie die niet beperkt is tot de snelheid van het licht. Hoe groot de afstand tussen de gecorreleerde deeltjes ook is, ze blijven met elkaar verstrengeld zolang ze geïsoleerd zijn.

Deeltjes, zoals fotonen, elektronen, of qubits die met elkaar in wisselwerking zijn geweest, behouden een soort verbinding en kunnen paarsgewijs met elkaar verstrengeld raken, in het proces dat correlatie wordt genoemd. Als men de spintoestand van één verstrengeld deeltje kent - of de richting van de spin omhoog of omlaag is - kan men weten dat de spin van zijn partner in de tegenovergestelde richting is.

Nog verbazingwekkender is de wetenschap dat, als gevolg van het verschijnsel superpositie, het gemeten deeltje geen enkele spinrichting heeft voordat het wordt gemeten, maar zich gelijktijdig in zowel een spin-op- als een spin-neer-toestand bevindt. De spin-toestand van het te meten deeltje wordt op het moment van de meting bepaald en meegedeeld aan het gecorreleerde deeltje, dat tegelijkertijd de tegengestelde spin-richting aanneemt als die van het gemeten deeltje.

Entanglement is een reëel verschijnsel (Einstein noemde het "spooky action at a distance"), dat herhaaldelijk door experimenten is aangetoond. Het mechanisme erachter kan tot nu toe door geen enkele theorie volledig worden verklaard. Eén voorgestelde theorie suggereert dat alle deeltjes op aarde ooit dicht op elkaar werden geperst en als gevolg daarvan een verbondenheid behouden. Veel van het huidige onderzoek richt zich op de vraag hoe het potentieel van verstrengeling kan worden benut bij de ontwikkeling van systemen voor kwantumcryptografie en kwantumcomputing.

In 1997 gebruikten Nicholas Gisin en collega's aan de universiteit van Genève verstrengelde fotonen om eenvoudige - maar onmiddellijke - communicatie over een afstand van zeven mijl mogelijk te maken.