De verstrengelde kat
Nobelprijswinnaar Richard Feynman zei ooit: 'Ik denk dat niemand de kwantummechanica begrijpt.' Daar had hij gelijk in. Toen, en nu nog steeds. Zelfs Google, toch niet bescheiden, geeft geen antwoord.
Dat weerhoudt ons er niet van om kwantumcomputers te bouwen. Surf experimenteert er ook mee. Het interessante van kwantumcomputers zijn de quantumbits (qubits). Die kunnen zowel één als nul zijn. Ze vertegenwoordigen een superpositie.
De natuurkundige Erwin Schrödinger legde dat in 1935 uit met een gedachtenexperiment. Stel, zei hij, je stopt een kat in een doos met daarin een flesje met dodelijk gas waarvan de kans 50 procent is dat het binnen een uur opengaat. Na een uur kun je met geen mogelijkheid zeggen of de kat nog leeft. Hij bevindt zich in een superpositie van dood én levend tegelijk. Pas als je het deksel optilt, blijkt de kat dood óf levend.
Schrödinger was zijn tijd ver vooruit. Dingen met katten doen het nog steeds goed in de digitale wereld.
Sadisme ook.
Daarnaast zijn qubits verstrengeld. Ze kunnen niet afzonderlijk van elkaar worden beschreven. Ze hangen samen. Beschrijf je de éne, dan verandert de andere.
Onze huidige digitale wereld heeft een binaire basis. Het is één of nul. Misschien is het daarom online wel zo vaak goed óf slecht. Zwart óf wit. Duim omhoog óf omlaag. Rechts óf links.
Een digitale wereld gebaseerd op kwantumcomputers waarin qubits één én nul kunnen zijn en waarin alles met alles verstrengeld is, vind ik daarom hoopvol.
Zolang de kat het maar overleeft, natuurlijk.
Rens van der Vorst is technofilosoof, hoofd IT Innovatie bij Fontys en auteur van 'Waarom je altijd wilt winnen van je navigatieysteem'. Lees hier de eerdere columns die hij voor Bron schreef.
Erwin Schrödinger was not *ahead* of his time. He was right with his contemporaries (Heisenberg, Bohr, and the others) in defining the future of quantum mechanics (Heisenberg was the radical of the group). Indeed Schrödinger produced the cat thought experiment to highlight how ridiculous he thought quantum mechanics was. He was, at the time, partially rejecting the very theory he helped build. In that sense, he was very much the young conservative of the group (Einstein was the old conservative).
Feynman did indeed say that no one understood quantum mechanics. As much as I admire Feynman, I don't think he was completely right then, and he is certainly less right now, and will become even less right in the future. It is important to realise that quantum mechanics is so different from our everyday experience that we find it difficult to accept. That is, however, different from understanding.
One aspect of the conundrum of accepting quantum mechanics is the transition from quantum reality (where things can really be in two places at once) to our classical reality (where things are never in two places at once). How and why does such a transition take place? The traditional (from Feynman's time) framework was that asking about this transition was meaningless. However, we now have theories like wave function decoherence and others that point to possible ways to understand the how and why of the transition from quantum to classical worlds. We still argue about it, and these theoretical descriptions may not be right, but to use a blanket "we don't understand" is wrong.
Aside from that, quantum mechanics challenges our ideas about reality. Recent experiments make it clear that fundamental ideas like causality, locality, and realism (the existence of an independent reality) cannot all simultaneously be true. That is difficult to swallow when our everyday experience tells us that these are very definitely true.
To say that we don't understand quantum mechanics is true in the sense that we always struggle to understand something that is beyond our experience (concrete example: I will never understand the experience of giving birth). The word understanding in this context is probably meaningless. It would be better to specific and ask things like "Do we understand the consequences of a quantum world that does not obey the rules of local-realism?" That is the type of question that admits an answer that is non-binary, predictive, and (possibly) useful.
It was asking these types of questions that have led us to working commercial quantum computers.