Ronald Hanson

In de legendarische science-fictionfilm Star Trek liet Kapitein Kirk zich door ingenieur ‘Scotty’ van ver weg in het universum terug naar huis ‘teleporteren’. Natuurkundigen zoals Ronald Hanson proberen iets te doen wat daar een beetje op lijkt. ‘Quantumteleportatie’, noemen ze het experiment waarin ze informatie overbrengen zonder gebruik te maken van geluid, licht of andere vormen van energie.

Ronald Hanson (1976) studeerde technische natuurkunde in Groningen en deed stageonderzoek in Leiden en bij de Hitachi Advanced Research Labs in Tokyo. Hij promoveerde en werkte in Delft en verhuisde toen enige tijd naar de University of California in Santa Barbara. Nu is hij Antonie van Leeuwenhoek hoogleraar quantumfysica in Delft.

Behalve een Ammodo KNAW Award kreeg hij o.a. een NWO-Vidi-premie en een ERC Starting Grant. Hanson is alumnus van De Jonge Akademie.

‘Beam me up, Scotty!’

Quantumfysica is een terrein waar ieders voorstellingsvermogen tekort schiet. Het gaat over een wereld waarin iets tegelijk een deeltje én een lichtstraal is, of aanwezig op twee plekken tegelijk.

Sommige consequenties van de quantumfysische theorie gingen zelfs de voorstelling van Albert Einstein te boven. Zoals het concept dat ‘quantumverstrengeling’ heet: twee elektronen op verschillende plekken wier lot zo innig verweven is dat, zodra er iets met het ene elektron gebeurt, op exact dat zelfde moment het omgekeerde met zijn verstrengelde broertje zal gebeuren.

Volgens Einstein was zo’n ‘spookachtige werking op afstand’ onmogelijk, want informatie zou dan sneller reizen dan licht.Bewijs leveren dat quantumverstrengeling tóch bestaat, en het dan gebruiken om informatie in supersnelle quantumcomputers over te brengen, is één van de grootste uitdagingen in de elementaire fysica. Ronald Hanson en zijn onderzoeksgroep lopen met aantal andere internationale wetenschappers in deze wedloop voorop.

In 2014 zette hij een eerste stap naar het bewijs in een experiment met verstrengelde elektronen op drie meter afstand van elkaar. In 2015 volgde het definitieve bewijs in een proef waarin twee elektronen op een afstand van 1,3 kilometer met elkaar verstrengeld bleken.

Materie of mensen teleporteren, zoals Kapitein Kirk, zal niet gaan, maar met informatie kan het dus wel. En die kennis kan grote gevolgen krijgen. Hanson: ‘De quantummechanica is de afgelopen eeuw heel succesvol geweest, maar natuurkundigen discussiëren nog steeds over heel fundamentele onderdelen van de theorie. Pas sinds kort kunnen we zulke onderdelen onderzoeken met quantummechanische experimenten op de schaal van de ‘gewone’ wereld. Onze geslaagde proef met verstrengelde elektronen op meer dan een kilometer afstand was daar een mooi voorbeeld van. Met de Ammodo KNAW Award wil ik nieuwe stappen op die weg zetten. Ik wil proberen elektronen in meerdere diamanten met elkaar te verstrengelen en zo een quantum-netwerk te construeren. Uiteindelijk wil ik met dit quantum-netwerk onderzoeken of fysische invloeden zich sneller dan het licht kunnen verspreiden. Ook wil ik kijken of we informatie veilig kunnen versturen zonder enige aanname over hoe onze apparatuur werkt. Theoretisch moet het kunnen, maar in de praktijk is dat nog nooit gelukt.’