De Nobelprijs voor de natuurkunde gaat dit jaar naar onderzoek in de wondere wereld van de kwantummechanica, dat vermoedelijk gaat leiden tot de komst van kwantumcomputers.
Op het niveau van de kleinste bouwstenen werkt de natuur anders dan je zou verwachten. De opmerkelijke eigenschappen van die kleinste deeltjes kun je gebruiken om nieuwe computers te ontwikkelen.
Zo blijken lichtdeeltjes (fotonen) soms informatie uit te wisselen, ook al zijn ze niet bij elkaar in de buurt. Dat doen ze als ze ‘verstrengeld’ zijn. Die verstrengeling kan plaatsvinden op duizenden kilometers afstand.
Nog vreemder: hun precieze toestand staat niet vast, totdat je een meting doet. Je weet bijvoorbeeld niet of ze op-en-neer golven (verticaal) of heen-en-weer (horizontaal). Tot die tijd moet je ervan uitgaan dat die lichtdeeltjes in beide mogelijke toestanden zijn. Maar zijn ze verstrengeld, dan weet je wél dat de toestand van de een op mysterieuze wijze samenhangt met de toestand van de ander.
Laureaten
De laureaten zijn de Fransman Alain Aspect, de Amerikaan John F. Clauser en de Oostenrijker Anton Zeilinger. De drie wetenschappers bouwen voort op het werk van John Stewart Bell, die het in de jaren zestig mogelijk maakte om de kwantummechanica aan experimenten te onderwerpen.
De vraag was in die tijd: werkt de natuur echt zo gek of zijn onze theorieën gewoon niet verfijnd genoeg en moeten we zoeken naar een model met allerlei rechtstreekse oorzaken en gevolgen? Bell berekende wat voor uitkomst zo’n model zou hebben: hoe vaak zou het voorkomen dat bijvoorbeeld twee fotonen samenhang lijken te vertonen? Volgens de kwantummechanica zou die samenhang sterker moeten zijn, hoe onverklaarbaar ook.
De drie laureaten deden vanaf de jaren zeventig ieder experimenten die inderdaad de ideeën van de kwantummechanica bevestigden. Ze schoten bijvoorbeeld twee verstrengelde fotonen ieder een andere kant op. De uitkomsten lieten zien dat de informatie aan beide kanten samenhing.
Teleportatie
Daar bouwden ze op voort. Zo werkte Zeilinger eind jaren negentig aan de ‘teleportatie’ van informatie: ‘data’ versturen via een kwantumnetwerk van verstrengelde deeltjes. Het bijzondere is dat het gebeurt zonder dat je de precieze informatie kent en dat er ook niets verloren gaat. Het Nobelprijscomité voorspelt een revolutie in de informatica en wil de wetenschappers eren die deze revolutie mogelijk hebben gemaakt.
De Nobelprijs bedraagt 10 miljoen Zweedse kronen, omgerekend 917 duizend euro. Negen Nederlanders hebben ooit de Nobelprijs voor de natuurkunde ontvangen. De eerste was Pieter Zeeman in 1902, die de prijs met Hendrik Lorentz deelde. De laatste Nederlandse laureaat kreeg de prijs in 2010 toegekend. Dat was de in Rusland opgegroeide Nederlands-Britse Andre Geim.