Chinese wetenschappers zeggen dat ze een fotondeeltje van de grond naar een satelliet in een baan om 1400 km hebben “geteleporteerd”.

Velen denken bij teleportatie echter aan iets veel exotischer. Wordt een wereld die voorheen tot de science fiction behoorde, nu werkelijkheid?

Wel, een beetje. Maar het is niet waarschijnlijk dat we onszelf binnenkort naar kantoor of een strand op de Bahamas kunnen stralen.

Hoe werkt het?

Eenvoudig gezegd is teleportatie het zenden van de toestand van een ding in plaats van het zenden van het ding zelf.

Sommige natuurkundigen geven het voorbeeld van een faxmachine – die zendt informatie over de tekens op een stuk papier in plaats van het papier zelf. Het ontvangende faxapparaat krijgt de informatie en past die toe op het ruwe materiaal in de vorm van papier dat er al is.

Wat het niet is, is teleportatie in de zin van Star Trek – het onmiddellijk overbrengen van materie van de ene plaats naar de andere – zoals velen het instinctief zien.

In plaats daarvan berust het op een verschijnsel dat bekend staat als kwantumverstrengeling.

Wat is kwantumverstrengeling?

Eigenlijk. Het verschijnsel doet zich voor wanneer twee deeltjes op hetzelfde moment en op dezelfde plaats ontstaan en dus in feite hetzelfde bestaan hebben.

Deze verstrengeling blijft bestaan, zelfs wanneer de fotonen vervolgens worden gescheiden. Het betekent dat als een van de fotonen verandert, het andere foton op de andere plaats ook verandert.

Prof Sandu Popescu van de universiteit van Bristol houdt zich al sinds de jaren negentig bezig met kwantumverstrengeling.

“Toen al dachten mensen aan Star Trek. Maar we hebben het over het verzenden van de toestand van een enkel deeltje, niet over de miljarden miljarden deeltjes die een persoon vormen,” zegt hij.

“Als je denkt aan een verre planeet, zou je eerst miljarden verstrengelde deeltjesparen moeten uitwisselen en dan moet je ook nog andere informatie verzenden. Dat is zeer onbelangrijk. Daar moet je je niet over opwinden.”

Hoe teleporteer ik een deeltje?

Laten we teruggaan naar onze twee verstrengelde deeltjes. Als een derde deeltje interageert met het eerste verstrengelde deeltje, wordt de verandering die optreedt in het verstrengelde deeltje gespiegeld in zijn tweeling.

Dus het tweelingdeeltje bevat informatie over het derde deeltje en neemt in feite zijn bestaan over.

Klinkt geweldig, wat is het probleem?

Het is onmogelijk gebleken om een lange-afstandsverbinding te maken tussen twee verstrengelde deeltjes, omdat een verstrengelde foton slechts ongeveer 150 km kan afleggen via een glasvezelkanaal voordat het wordt geabsorbeerd.

Onderzoekers zien al lang de mogelijkheden van een satellietverbinding, omdat fotonen zich gemakkelijker door de ruimte kunnen verplaatsen, maar het is moeilijk om ze door de atmosfeer van de aarde te sturen – wisselende atmosferische omstandigheden kunnen de deeltjes doen afwijken.

• Quantum computing: Spelbreker of bedreiging voor de veiligheid?
• ‘Dead or alive’ kat in natuurkunde top 10
• Justin Trudeau gaat kwantumuitdaging aan
• De pro-ballerina en kwantumfysicus

Wat heeft het Chinese team bereikt?

Ze creëerden 4000 paren kwantumverstrengelde fotonen per seconde in hun laboratorium in Tibet en vuurden één van de fotonen van elk paar af in een lichtstraal naar een satelliet genaamd Micius, genoemd naar een oude Chinese filosoof.

Micius heeft een gevoelige fotonenontvanger die de kwantumtoestanden kan detecteren van afzonderlijke fotonen die vanaf de grond worden afgevuurd. Hun rapport – online gepubliceerd – zegt dat het de eerste dergelijke verbinding is voor “getrouwe en ultra-lange-afstand kwantumteleportatie”.

“Het is een heel mooi experiment – ik had niet verwacht dat alles zo snel en zo soepel zou werken,” zegt professor Anton Zeilinger van de Universiteit van Wenen, die de Chinese hoofdwetenschapper Pan Jianwei les gaf.

Als je mensen niet kunt teleporteren, waarom is het dan spannend?

Het belangrijkste doel voor kwantumteleportatie is op dit moment het creëren van onkraakbare communicatienetwerken.

“De natuurwetten bieden bescherming,” zegt prof. Popescu. “Als iemand de informatie zou onderscheppen, zou je het kunnen detecteren, want telkens als je een kwantumsysteem probeert te observeren, verstoor je het.”

De Chinese stad Jinan is al begonnen met proeven met een beveiligd netwerk op basis van kwantumtechnologie en er wordt gewerkt aan een netwerk tussen Beijing en Shanghai met zogeheten “trusted nodes” om de 100 km waar het kwantumsignaal wordt gemeten en opnieuw verzonden, aldus prof. Zeilinger.

“Het is het eerste quantum-internet. De datasnelheden zijn laag, dus het is niet bruikbaar voor het huidige internet. Maar het is wel nuttig voor het verversen van de kwantumsleutel die wordt gebruikt om versleutelde informatie te versturen,” zegt professor Zeilinger.

Het kwantuminternet zou kunnen worden gebruikt voor gevoelige financiële of electorale informatie, zegt professor Ian Walmsley van de universiteit van Oxford.

“Er zijn nog belangrijke barrières te overwinnen. Maar dit is hoe transformatieve verandering begint,” zegt hij.