<p>Illustratie van het experiment met communicerende titanium atomen</p>

Illustratie van het experiment met communicerende titanium atomen

(Foto: Bron: TU Delft/Scixel)

Spioneren bij communicerende atomen

Onderzoekers van de TU Delft hebben voor het eerst het uitwisselen van informatie tussen atomen gemeten. Met een uiterst innovatieve methode lukte dit. Het onderzoek wordt gebruikt om de atomaire wereld beter te begrijpen.

Door Martijn Boerkamp

Delft -Sander Otte is hoogleraar bij de afdeling Quantum Nanoscience aan de TU Delft. In een onlangs gepubliceerd onderzoek in het wetenschappelijke tijdschrift Science, omschrijft Otte hoe zijn groep een ‘gesprek’ tussen atomen heeft opgevangen. Atomen wisselen constant (quantum) informatie aan elkaar uit. Door die uitwisseling van informatie te meten, kun je meer te weten komen over hoe de wereld van atomen in elkaar steekt. Maar makkelijk is dat niet: atomen zijn onvoorstelbaar klein en de uitwisseling van informatie gaat razendsnel. Toch is het de groep van Otte eindelijk gelukt.

Titanium atomen

De onderzoekers gebruikten titanium atomen die dicht tegen elkaar zaten: zo’n 1 nanometer (een miljardste van een meter). Dit was net genoeg om elkaars aanwezigheid te kunnen ‘voelen’. De informatie die de atomen deelden had te maken met de magnetische eigenschappen van de atomen: in de natuurkunde wordt dit de ‘spin’ genoemd. Met een klein elektrisch schokje lieten de onderzoekers de spin van het ene titanium-atoom de andere kant op gaan. Dit is te vergelijken met een kompasnaaldje, dat eerst naar het noorden, maar nu naar het zuiden wijst. Maar niet alleen de spin van het ene atoom klapte om, de andere ging ineens ook de andere kant om. En dit ging een tijdje heen en weer: dit wordt in de natuurkunde ‘oscillatie’ genoemd. Met een andere techniek werd de oscillatie gemeten en daarmee vingen ze de communicatie op.

Dansende atomen

Het experiment, waarbij een elektrisch schokje indirect twee atomen laat communiceren, is te vergelijken met een onhandig dansend stelletje. Als één van het stel struikelt, dan proberen ze samen het evenwicht te vinden. Dit kan er onhandig uitzien en het duurt soms even voor je weer stevig op de grond staat. Nu is dat met één stel nog te overzien, maar stel je voor dat je een dansvloer met wel 50 mensen aan het vallen brengt. Dat wordt een ongekende chaos, waarbij je niet kan voorspellen hoe dat afloopt. En dat is met atomen hetzelfde. Otte legt uit dat de communicatie tussen twee atomen nog wel te berekenen is. Maar als je meer dan 50 communicerende atomen probeert te berekenen, dan kunnen zelfs de beste computers van vandaag de dag dat nog niet aan.

Toekomstplannen

Otte wil het onderzoek dan ook met meer atomen uitbreiden. “Stel je voor dat we 50 atomen bij elkaar hebben en die communicatie opvangen. Dat geeft een schat van informatie. En het betekent dat we met ons experiment meer te weten komen over de atomaire wereld, dan wat we met een computer kunnen berekenen. Als ons dat lukt, dan zijn we pas echt goed bezig.”

Meer berichten

Het lokale nieuws in uw mailbox ontvangen?

Aanmelden