Alice and Bob (c) ÖAW - Harald Ritsch

Wereldwijd zijn natuurkundigen op zoek naar theorieën die kwantumfysica en de ruimtetijd van Einstein combineren. Onderzoekers van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen (ÖAW) hebben nu een belangrijk verband ontdekt op het gebied van kwantumcorrelatie.

Het essentiële principe bij alle fysieke interacties is lokaliteit. Dit stelt dat een natuurkundig systeem alleen kan interageren met systemen in de directe omgeving. Bij systemen op afstand moet er een bemiddelend medium zijn. Een principe dat begrepen kan worden als je kijkt naar mobiel telefoneren, bijvoorbeeld, waarbij data wordt verzonden via elektromagnetische golven om zo in contact te kunnen komen met de persoon aan de andere kant van de lijn.

Vierde dimensie: ruimtetijd

Kwantumfysici van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Wenen onderzochten het principe van lokaliteit wat betreft het verband tussen kwantummechanica en ruimtetijd. Ruimtetijd is het begrip van de zwaartekracht dat voortkomt uit Albert Einstein’s algemene relativiteitstheorie. Het verenigt de drie ruimtelijke dimensies met de vierde dimensie van de tijd (verleden, heden, toekomst).

Alice en Bob

De onderzoekers keken naar correlatie op basis van twee onafhankelijk verkregen meetresultaten. In het begin werd er geen rekening gehouden met de vierde dimensie: Het uitgangspunt was de driedimensionale ruimte, waarin twee fictieve waarnemers – Alice en Bob – twee afzonderlijke componenten van een natuurkundig systeem onderzoeken. De studieruimte van Alice is begrensd (region of space) en die van Bob ligt buiten deze begrensde ruimte. Alice en Bob zijn synoniemen voor afzender en ontvanger van informatie. Ze worden gebruikt om natuurkundige verklaringen te vereenvoudigen.

Meld je aan voor onze Nieuwsbrief!

Je wekelijkse innovatie overzicht: Elke zondag onze beste artikelen in je inbox!

    Kwantumcorrelatie (c) ÖAW – Harlad Ritsch

    Foto hierboven: Correlaties op basis van kwantumverstrengeling worden ook wel quantumcorrelaties genoemd. Meetresultaten bij verschillende verstrengelde (interactieve) subsystemen worden met elkaar in verband gebracht, d.w.z. afhankelijk van het meetresultaat van het ene subsysteem is er een gewijzigde kansverdeling voor de mogelijke meetresultaten bij de andere subsystemen.

    De entropische oppervlaktewet

    De entropische oppervlaktewet (area law) is een essentiële wet in de kwantumfysica. Het stelt dat de correlatie tussen de meetresultaten van Alice en Bob evenredig is met de oppervlakte van het grensvlak. Maar niet met het volume, zoals je misschien zou kunnen aannemen bij de driedimensionale ruimte.

    In navolging van de entropische wet hebben de wetenschappers het scenario onderzocht vanuit het perspectief van de vierde dimensie, de tijd. Alice voert haar metingen uit in een afgebakende ruimte binnen een bepaalde periode. Bob meet buiten dit bereik en heeft op ieder moment toegang tot iedere plek. In deze simulatie van ruimtetijd wilden ze uitzoeken welke rol het grensgebied tussen Alice en Bob betekent voor de correlatie van de meetresultaten.

    Een belangrijk verband

    Ze kwamen tot de conclusie dat de entropische oppervlaktewet ook van toepassing is bij ruimtetijd. In de veronderstelling dat het lokaliteitsprincipe van kracht is, betekent dit dat de objecten lokaal met elkaar interageren. Ook wanneer rekening wordt gehouden met de dimensie van tijd, neemt de correlatie tussen de meetresultaten van Alice en Bob toe in verhouding tot de oppervlakte van het grensvlak. Het volume heeft ook bij ruimtetijd geen invloed op de mate van correlatie.

    Časlav Brukner, teamleider aan het Instituut voor Kwantumoptica en Kwantuminformatie van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen en een van de auteurs van de studie, beschouwt deze bevinding als een stap dichterbij een uniforme theorie voor de wereld van de quantumfysica en zwaartekracht. Citaat: “We zijn er dus in geslaagd om een belangrijk verband te vinden tussen kwantumcorrelatie en ruimtetijd.”

    Publicatie in Journal Quantum Information

    Kull, I./ Allard Guérin, P./ Brukner, Č. (2019): A Spacetime Area Law Bound on Quantum Correlations. Nature Partner Journal Quantum Information. (Open Access)
    DOI: 10.1038/s41534-019-0171-x

     

    Ook interessant:

    Quantum computing en quantum interfaces uitgelegd

    Best gelezen: als klikcijfers de toekomst voorspellen…

    Oostenrijkse natuurkundigen ontwikkelen interface voor kwantumcomputer

    Nauwkeurige datering van gletsjerijs met kwantumfysica

    Steun ons!

    Innovation Origins is een onafhankelijk nieuwsplatform, dat een onconventioneel verdienmodel heeft. Wij worden gesponsord door bedrijven die onze missie steunen: het verhaal van innovatie verspreiden. Lees hier meer.

    Op Innovation Origins kan je altijd gratis artikelen lezen. Dat willen we ook zo houden. Heb je nou zo erg genoten van de artikelen dat je ons een bedankje wil geven? Gebruik dan de donatie-knop hieronder:

    Doneer

    Persoonlijke informatie

    Over de auteur

    Author profile picture Hildegard Suntinger is een schrijver. Ze woont in Wenen als freelance journalist en schrijft over alle aspecten van de kledingproductie. Ze is geïnteresseerd in nieuwe trends in design, technologie en business. Ze is vooral enthousiast over het ontdekken van interdisciplinaire tendensen en het vervagen van de grenzen tussen verschillende disciplines. Het belangrijkste element is de technologie, die alle gebieden van het leven en het werk verandert.