Quantum-gamers bewijzen het ongelijk van Einstein

Wetenschappers hadden écht willekeurige reeksen cijfers nodig om bewijs te leveren voor de quantummechanica. Dus ontwikkelden ze een spel.

In 'The Big Bell Test' moeten spelers een zo willekeurig mogelijke reeks van enen en nullen intikken om te winnen. The Big Bell Test

Gamers helpen onderzoekers met een quantumexperiment. Door het spelen van een speciaal hiervoor ontwikkeld online spel, produceerden de quantum-gamers een willekeurige reeks enen en nullen die gebruikt werden voor metingen van de zogenoemde Bell test. De resultaten verschenen woensdag in Nature.

Met de Bell test wordt gekeken of de quantummechanica een goede beschrijving is van de werkelijkheid. Sinds het begin van de quantummechina zijn er mensen, zoals Albert Einstein, die hieraan twijfelen en voorstander zijn van het ‘lokaal realisme’ waarbij de werkelijkheid onafhankelijk is van waarnemingen en informatie niet sneller dan het licht kan gaan. Dit in tegenstelling tot de quantummechanica die voorspelt dat twee deeltjes een bijzondere band kunnen hebben waarbij ze sneller dan het licht informatie kunnen uitwisselen. Een deeltjespaar dat op die manier verbonden is heet verstrengeld. In 2015 deden onderzoekers van de TU Delft al een Bell test met verstrengelde elektronen die 1,3 kilometer uit elkaar werden gebracht. Daaruit bleek dat Einstein fout zat. Het spookachtige gedrag van deeltjes, zoals voorspeld door de quantummechanica blijkt echt te bestaan.

Maar de manier waarop je metingen doet bij de Bell test, kan de uitkomst beïnvloeden. Om er zeker van te zijn dat de resultaten alleen verklaard kunnen worden door de quantummechanica, moeten de meetinstellingen bij elke meting willekeurig gekozen worden. Het is erg lastig om er zeker van te zijn dat de meetinstellingen echt random zijn. Dat is waar de gamers komen kijken.

Bij het spelen moet je écht opletten dat je willekeurige cijfers kiest. The Big Bell Test

Bij het online spel, genaamd the BIG Bell Test, moeten de spelers reeksen enen en nullen produceren die zo onvoorspelbaar mogelijk zijn. Ongeveer 100.000 mensen deden wereldwijd mee met het spel en produceerden samen 97.347.490 super random enen en nullen die naar 12 laboratoria op vijf verschillende continenten gestuurd werden. Daar werd de reeks enen en nullen gebruikt op de meetinstellingen van 13 verschillende Bell experimenten te bepalen, om de Delftse metingen te verifiëren.

Bij de Bell test wordt een eigenschap van verstrengelde deeltjes gemeten. De verstrengeling zorgt ervoor dat als je een meting doet aan het ene deeltje, je onmiddellijk weet hoe het andere deeltje eruit ziet. Stel dat twee verstrengelde deeltjes 50 procent kans hebben om rood te zijn en 50 procent kans om blauw te zijn. Voordat je kijkt, is er 50 procent kans op rood en 50 procent kans op blauw. Maar zodra je ziet dat het ene deeltje rood is, dan weet je zeker dat het andere deeltjes vanaf dat moment blauw is. Volgens het lokale realisme is dit spookachtige gedrag schijn. Wij denken dat er 50 procent kans op rood is en 50 procent kans op blauw, omdat we het niet kunnen zien, maar in werkelijkheid ligt de kleur al vast.

De Ierse natuurkundige John Bell bedacht dat door de eigenschappen van een grote hoeveelheid verstrengelde deeltje te meten met random gekozen meetinstellingen, de resultaten anders zijn als de quantummechanica gelijk heeft dan wanneer er lokaal realisme speelt.

Zo gebruikten de onderzoekers de enen en nullen van de quantum-gamers om wederom aan te tonen dat Einstein ongelijk had en dat het gedrag van deeltjes echt zo spookachtig is als de quantummechanica voorspelt.

    • Dorine Schenk