[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Delftse wetenschappers kijken stiekem naar Schrödingers katten

From: Roy Meijer <R.E.T.Meijer@xxxxxxxxxx>
To: Roy Meijer <R.E.T.Meijer@xxxxxxxxxx>
Date: Wed, 16 Oct 2013 17:02:22 +0000

Delftse wetenschappers kijken stiekem naar Schrödingers katten

Quantumdeeltjes hebben de bijzondere eigenschap in verschillende toestanden
tegelijkertijd te kunnen verkeren, maar volgens de grondregels van de
quantummechanica verliezen ze die toestand zodra je een meting uitvoert.
Wetenschappers van de TU Delft hebben een manier gevonden om dit fenomeen te
omzeilen en quantumtoestand bovendien gericht te manipuleren. Dit resultaat is
van groot belang voor de ontwikkeling van de quantumcomputer, die complexe
rekenproblemen extreem veel sneller kan oplossen dan de huidige supercomputers.
De bevindingen van de Delftse onderzoekers worden deze week gepubliceerd in
Nature. Het onderzoek werd grotendeels gefinancieerd door NWO en FOM.

Schrödingers Kat
Dat quantumdeeltjes hun quantummechanische karakter verliezen zodra je een
meting uitvoert, is vooral bekend door 'Schrödingers Kat'. De beroemde
grondlegger van de quantummechanica deed het volgende gedachtenexperiment: zet
een kat in een doos met daarin een buisje vergif en een schakelaar op basis van
een quantumdeeltje. Deze denkbeeldige schakelaar heeft daardoor het bijzondere
vermogen om tegelijk 'aan' en 'uit' te staan; dus is de kat in de doos
tegelijkertijd dood en levend. Pas als je in de doos kijkt, dwing je de natuur
tot een keuze en zal de kat dood of levend zijn; de uitkomst is willekeurig.

In de doos kijken
Wetenschappers van het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft, onder
leiding van Leonardo DiCarlo, publiceren morgen in Nature over een methode om
in Schrodingers doos te kunnen kijken en tóch een quantumtoestand te behouden:
'Deterministic entanglement of superconducting qubits by parity measurement and
feedback'. Daarnaast zijn ze in staat om die quantumtoestand te meten en indien
gewenst te corrigeren, zodat de uitkomst niet meer willekeurig is.

Erwin en Niels
Het Delftse team gebruikte daarvoor twee quantumbits (qubits), de bouwstenen
van de quantumcomputer. In de analogie van Schrödinger stelt elke qubit een kat
voor en dus stopten ze dus niet één, maar twéé katten in de doos: 'Laten we ze
voor het gemak even Erwin en Niels noemen', vertelt DiCarlo. 'Er zijn volgens
de quantumleer dan vier toestanden die tegelijk bestaan: Erwin en Niels zijn
dood, Erwin en Niels leven, Erwin is dood maar Niels leeft en andersom. Zodra
je in de doos kijkt, heeft elke uitkomst 25% kans. Wij kunnen nu dus echter in
de doos kijken en vaststellen of enerzijds hun lot hetzelfde is, allebei dood
of levend, of anderzijds de éne dood is en de ander leeft. Erwin en Niels zijn
na die waarneming in alle gevallen nog steeds tegelijkertijd dood en levend, en
dus behouden we door de meting nog steeds een quantumtoestand. Alleen zijn er
nu nog maar twee uitkomsten mogelijk, niet meer vier.'

Feedback control
De uitkomst van de meting is nog steeds willekeurig, geheel volgens de wetten
van de quantummechanica, maar de wetenschappers gingen een stap verder.
DiCarlo: 'Als we nog even bij de katten blijven: als we bij de meting met Niels
en Erwin zien dat er één dood is en één levend, dan kunnen we de toestand in de
doos veranderen, zodat ze samen dood/levend zijn. Ook daarbij behouden we nog
steeds de quantumtoestand: ze zijn nog steeds dood en levend tegelijk, maar we
kunnen de uitkomst zo beïnvloeden dat hun lot hetzelfde is'.
De onderzoekers ontwikkelden daarvoor een methode die gebruik maakt van
feedback control. Dat was voor qubits tot twee jaar geleden praktisch
ondenkbaar. Tot voor kort behielden zulke circuits hun quantumgedrag nauwelijks
een miljoenste van een seconde lang. 'Vorderingen bij supergeleidende qubits
hebben deze tijd met een factor 10-100 vergroot, zodat we eindelijk de feedback
loop snel genoeg konden sluiten', zegt de eerste auteur van de
Nature-publicatie, Diego Ristè.

[cid:image002.jpg@01CECAA2.3E970380]<http://www.youtube.com/watch?v=TzELhl6YWfI&feature=youtu.be>
Bruno van Wayenburg maakte een animatie over deze
publicatie<http://www.youtube.com/watch?v=TzELhl6YWfI&feature=youtu.be>

Quantumcomputer
Deze methode is belangrijk voor de ontwikkeling van de quantumcomputer, waaraan
een grote groep wetenschappers in Delft momenteel hard werkt. Theoretisch
fysicus Yaroslav Blanter verklaart: 'Het grote probleem van quantumbits is dat
ze na een tijd vanzelf hun quantumtoestand verliezen. Er is een methode waarmee
deze toestand toch behouden kan blijven: met behulp van
quantum-foutencorrectie. Ons experiment demonstreert voor het eerst cruciale
stappen die nodig zijn om quantum-foutencorrectie te realiseren en
quantumtoestanden zo lang als nodig te behouden.'
De volgende stap voor het team is om u binnen vijf jaar een quantum-geheugen
met 20 qubits realiseren waarin fouten worden gecorrigeerd.

Andere auteurs van de Nature-publicatie zijn M. Dukalski, C. A. Watson, G. de
Lange, M. J. Tiggelman, R. N. Schouten, allen van de TU Delft, en K. W.
Lehnert, van de University of Colorado en NIST. Ondersteuning voor het
onderzoek kwam van NWO, FOM, de Europese FP7 projecten SOLID en SCALEQIT, en
DARPA.

Meer informatie
'Deterministic entanglement of superconducting qubits by parity measurement and
feedback', Nature, 17 Oktober 2013
Authors: D. Ristè,1 M. Dukalski,1 C. A. Watson,1 G. de Lange,1 M. J.
Tiggelman,1 Ya. M. Blanter,1 K. W. Lehnert,2 R. N. Schouten,1 and L. DiCarlo1

1 Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology, P.O. Box
5046, 2600 GA Delft, The Netherlands
2 JILA, National Institute of Standards and Technology and Department of
Physics, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA

Contact: dr. Leonardo DiCarlo, Assistant Professor Quantum Transport, Kavli
Institute of Nanoscience
l.dicarlo@xxxxxxxxxx<mailto:l.dicarlo@xxxxxxxxxx>, 015 278 6097, 06 83247883,
www.dicarlolab.tudelft.nl<http://www.dicarlolab.tudelft.nl>
Wetenschapsvoorlichter TU Delft Roy Meijer, 015 278 1751, 06 14015008,
r.e.t.meijer@xxxxxxxxxx<mailto:r.e.t.meijer@xxxxxxxxxx>

Illustratie (hires beschikbaar via het persbericht op www.tudelft.nl):
Afbeelding: Artistieke impressie van twee supergeleidende qubits die worden
verstrengeld in een microgolf trilholte door een parity meting. De
begintoestand van de qubits 00, 01, 10 en 11 is weergegeven als vier gekleurde
bundels die op trilholte invallen. Alleen twee van de bundels verstrengelen
terwijl zij de trilholte verlaten, wat het genereren van de verstrengeling in
de vorm van een 01-10 superpositie symboliseert. De verstrengeling komt tot
stand door de meting, die hier wordt weergegeven door de witte bundels die door
de trilholte worden gestuurd.
(C) Tremani / TU Delft
Waar mogelijk graag www.Tremani.nl en www.dicarlolab.tudelft.nl vermelden.

[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Delftse wetenschappers kijken stiekem naar Schrödingers katten

Other related posts: