Quantuminformatie op de atomaire schaal

12 oktober 2021

Prof. dr. Sander Otte (TU Delft)

De quantumcomputer als gebruiksvoorwerp laat nog even op zich wachten, maar als gespreksonderwerp in de media is hij allang niet meer weg te denken. Iedere stap voorwaarts wordt breed uitgemeten in krant of tijdschrift. Maar hoe een quantumcomputer precies werkt, blijft vaak onderbelicht. Het algemene idee is bekend: een qubit kan zowel 0 als 1 zijn en zo krijg je op de één of andere manier veel meer rekenkracht. Prima, maar hoe zit dat nu precies? In deze lezing richt ik me op de algemene vraag: wat is quantuminformatie? Dat gaat natuurlijk niet zonder eerst een algemene introductie te geven over de wetten van de quantummechanica, waarvoor ik dan ook ruim de tijd neem. Vervolgens neem ik u mee naar mijn onderzoek dat draait om quantumgedrag op de kleinst toegankelijke schaal: de schaal van het atoom. Het magnetisme van een atoom – om precies te zijn: de spintoestand van één van de elektronen binnen het atoom – vertegenwoordigt de kleinst mogelijke hoeveelheid quantuminformatie en staat daarmee model voor een qubit. Door individuele magnetische atomen met behulp van een tunnelmicroscoop één voor één te bestuderen en met elkaar in contact te brengen, krijgen we inzicht in hoe quantuminformatie ontstaat, hoe het zich ontwikkelt over tijd en ruimte, en hoe het uiteindelijk verloren gaat. In mijn voordracht ga ik eerst in op het leven van Lorentz, zijn plaats in de nationale en internationale wetenschappelijke wereld en zijn contacten met collega’s in binnen- en buitenland. Daarbij zal ook zijn rol bij het herstel van de internationale wetenschappelijke betrekkingen na de Eerste Wereldoorlog aan de orde komen. Vervolgens geef ik een overzicht van zijn belangrijkste wetenschappelijkeprestaties, met speciale aandacht voor zijn elektronentheorie en de verschillen en overeenkomsten van die theorie met Einsteins Speciale Relativiteitstheorie.