Schrödingers kat

Dirk Bouwmeester, eerste spreker op de NWO-Huygenslezing, boog zich in de Nieuwe Kerk in Den Haag over quantumgeheimschrift en quantumteleportatie. Bouwmeester is hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Santa Barbara in Californië en doet baanbrekend werk op het gebied van quantumoptica: onderzoek naar quantumeffecten met behulp van (laser)licht. Bijzonder ambitieus is zijn plan uit 2001 om een `kat van Schrödinger' op macroformaat te bouwen en in het leven te roepen – een samenwerkingsproject met de mathematisch-fysicus Roger Penrose uit Oxford.

De Oostenrijkse fysicus Erwin Schrödinger voerde zijn kat in 1935 ten tonele om het quantumidee dat een deeltje, bijvoorbeeld een foton, in twee toestanden tegelijk kan verkeren op de spits te drijven door het naar macroproporties te vertalen. Dat gedachtenexperiment werkt als volgt. In een doos zitten een radioactief preparaat, een hamertje dat een flesje gif stuk slaat zodra er een atoom vervalt, en een kat. Op welk moment dat atoom vervalt, hangt af van (quantum)toeval. Als we consequent redeneren, aldus Schrödinger, ontkomen we niet aan de constatering dat zolang we de doos niet openmaken, de kat dood én levend is.

Waar Schrödinger zijn kat dood en levend liet zijn – met de bedoeling het absurde van het idee te illustreren – hebben Bouwmeester en Penrose een experiment met spiegeltjes en lasers bedacht dat moet aantonen dat de toestand waarin het spiegeltje (een honderste millimeter breed, niettemin bestaande uit circa honderd miljard atomen) tegelijk beweegt en niet beweegt werkelijk bestaat.

Het experiment, waarbij een foton dat in twee toestanden tegelijk verkeert een paar honderd keer op een spiegeltje botst, vergt extreme nauwkeurigheid. Om zoveel mogelijk verstoringen voor te zijn zal het plaatsvinden bij zeer lage temperatuur en in ultrahoog vacuüm. De voorbereidingen zullen nog enkele jaren in beslag nemen. Over het te verwachten gedrag van deze Hollands-Britse kat van Schrödinger verschillen Bouwmeester en Penrose overigens fundamenteel van mening. Terwijl de eerste ervan uitgaat dat het spiegeltje zich quantumgedrag zal aanmeten (tegelijk wel en niet beweegt), houdt Penrose het er op dat quantumtheorie op macroniveau zijn geldigheid verliest.