Einstein had ongelijk: "spookachtige actie op afstand" bestaat wel

Volgens de kwantummechanica kan een enkel deeltje beschreven worden als een golffunctie die zich uitspreidt over willekeurig grote afstanden, maar die nooit waargenomen wordt in twee of meer plaatsen. Met andere woorden, als je een kwantumdeeltje waarneemt, is het daar waar je het aantreft, en wanneer je het opnieuw op een andere plaats waarneemt, is het daar. Natuurkundigen zeggen daarvan dat het deeltje door de ruimte "tunnelt" van de ene plaats naar de andere, maar dat is niet helemaal correct. Juister is te zeggen dat het deeltje op een bepaalde plaats is waar het waargenomen wordt, zich dan over de hele ruimte uitspreidt als een golf, om daarna opnieuw te verschijnen op de tweede plaats waar het wordt waargenomen. 

Het fenomeen wordt in de kwantumtheorie verklaard door wat Einstein in 1927 geringschattend afdeed als "spookachtige actie op afstand", namelijk de onmiddellijke niet-lokale instorting van de golffunctie tot de plaats waar het deeltje is waargenomen.

Bijna 90 jaar later hebben onderzoekers van het Centre for Quantum Dynamics van de Amerikaanse Griffith University en van de universiteit van Tokio een enkel foton gedeeld tussen hun beide laboratoria en met homodyne detectoren - die golfachtige eigenschappen meten - aangetoond dat de instorting van de golffunctie echt is.

Het fenomeen is het sterkste bewijs tot nu toe voor de verstrengeling van een enkel deeltje, een ongewone vorm van kwantumverstrengeling die in toenemende mate onderzocht wordt met het oog op kwantumcommunicatie en kwantumcomputers.

Het onderzoek is gepubliceerd in "Nature Communications".

"Einstein heeft de orthodoxe kwantummechanica nooit aanvaard, en aan de basis van zijn stellingname lag dit enkel-deeltje-argument.", zei professor Howard Wiseman, het hoofd van het Centre for Quantum Dynamics, op de website van de Griffith University. "Daarom is het belangrijk om de niet-lokale instorting van de golffunctie met een enkel deeltje aan te tonen."

"Einstein was van oordeel dat het feit dat een enkel deeltje steeds maar op een enkel punt kon waargenomen worden, beter verklaard kan worden door de hypothese dat het deeltje steeds maar op een enkel punt is, zonder de onmiddellijke instorting van de golffunctie naar niets op alle andere punten in te roepen."

"In plaats van eenvoudigweg de aanwezigheid of de afwezigheid van het deeltje vast te stellen, hebben we homodyne metingen gebruikt die de ene groep toelieten om verschillende metingen te verrichten, terwijl de andere groep, met kwantum-tomografie, het effect van die keuzes bestudeerde. Aan de hand van die verschillende metingen zie je de golffunctie op verschillende manieren instorten, wat het bestaan van de instorting bewijst en aantoont dat Einstein fout zat", zo zei hij.

De natuurkundige Albert Einstein is vooral bekend voor zijn relativiteitstheorie maar hij heeft ook een zeer belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling van de kwantumfysica.