Het lijkt een onmogelijke combinatie, maar de ‘vage’ kwantumtheorie en de exacte computer gaan uitstekend samen. In theorie dan. De kwantumcomputer rekent niet met bits – nullen en enen – maar maakt gebruik van het fenomeen uit de atomaire wereld dat eigenschappen van deeltjes niet vast liggen maar alle mogelijke waarden kunnen aannemen. Tegelijkertijd. Een kwantum-bit of qubit is dan ook niet nul of één , maar een willekeurige mengeling van die twee.

 

Hoewel dat de rekenkracht enorm ten goede komt, er is één grote maar: deze mengvorm of vaagheid geldt alleen voor ongestoorde systemen. De kwantumcomputer lijkt dan wel heel snel te kunnen rekenen, lange tijd zag het ernaar uit dat je geen blik op de uitkomst kon werpen.

 

Een andere vreemde kwantumeigenschap biedt hoop: verstrengeling. Volgens de theorie hebben twee deeltjes die bij elkaar zijn gezet, gemeenschappelijke eigenschappen. En die houden ze als ze na een tijdje worden gescheiden. Dat betekent dat je het ene deeltje (meestal een atoom) ongestoord kunt laten rekenen, terwijl je aan het andere (een lichtdeeltje) kunt zien wat eruit kwam.

 

In de praktijk is dat nog niet zo eenvoudig. Je kunt geen felle lamp op de rekenende atomen zetten, je moet ze heel voorzichtig beschijnen. Maar wil je dan nog iets zien, moet het kristalrooster waarin de atomen zijn opgeborgen heel zuiver zijn en precies goed gemodelleerd voor de frequentie van het leeslicht.

 

Misschien hoeft dat ook niet, schrijven Deense fysici in Science. Een onzuiver kristal doet het volgens henl beter. Onzuiverheden zorgen ervoor dat het licht wordt verstrooid, net als het licht van koplampen in de mist. Als de verstrooiing groot is, wordt het licht gevangen en ontstaat er een patroon van zogeheten staande golven. Een vorm van Anderson lokalisatie, zeggen fysici.

 

De pieken van dat golfpatroon liggen willekeurig verspreid in het kristal, en er is er altijd wel eentje die precies boven een atoom zit. Bed de rekenatomen in een onrein kristal, concluderen de Denen, en het aflezen is een eitje.

 

De commentator in Science, de Nederlander Diederik Wiersma, gaat daar een heel eind in mee. De kwantumcomputer is er nog niet mee binnen handbereik, maar deze route is aantrekkelijk. `Onzuivere kristallen zijn veel goedkoper te maken`, schrijft hij. `Het lijkt een open deur, maar onzuivere kristallen zijn zeer goed bestand tegen verstoringen.`

 

Joep Engels

 

L. Sapienza e.a., `Cavity Quantum Electrodynamics with Anderson-Localized Modes`, in Science, 12 maart 2010