Het – over kleine afstand – teleporteren van atomen behoort al tot de mogelijkheden. Wanneer zijn we zover dat we ook mensen kunnen teleporteren?
Interstellaire reizen maken: dat vraagt om nieuwe oplossingen. De afgelopen weken zijn op Scientias.nl verschillende van die oplossingen de revue gepasseerd. We schreven over warp-speed en wormgaten. Maar er is nog een manier om razendsnel van A naar B te reizen. Een manier die de meesten van ons kennen uit Star Trek en die steevast geassocieerd wordt met de woorden “Beam me up, Scotty!” We hebben het natuurlijk over teleportatie.
Wat is het?
Teleportatie is eigenlijk niets anders dan van A naar B reizen, zonder dat je fysiek de ruimte tussen A en B doorkruist. Je verdwijnt simpelweg op plek A en je komt op plek B weer tevoorschijn.
Sciencefiction?
Klinkt het als sciencefiction? Dat is terecht. Want het teleporteren van mensen is inderdaad nog steeds toekomstmuziek. Maar..teleporteren van bijvoorbeeld informatie is dat niet. In 2014 hebben wetenschappers van de TU Delft informatie in een kwantumbit geteleporteerd naar een kwantumbit drie meter verderop. Ze deden dat met behulp van ‘verstrengeling’. “Als twee deeltjes verstrengeld zijn, smelten hun identiteiten samen,” zo vertelde onderzoeker Ronald Hanson daar in 2014 over. “Hun gezamenlijke toestand is exact bepaald, maar de identiteit van elk afzonderlijk is verdwenen. De verstrengelde deeltjes gedragen zich als één, ook als ze ver van elkaar verwijderd zijn. In ons geval was dat drie meter, maar dat zou in theorie ook de andere kant van het universum kunnen zijn.” Het experiment van Hanson en collega’s was veelbelovend. Ze waren de eersten ter wereld die erin slaagden om informatie te teleporteren tussen kwantumbits in verschillende computerchips door die kwantumbits met elkaar te verstrengelen. “Het bijzondere aan de methode die wij gebruiken, is dat de teleportatie met 100 procent zekerheid werkt. De informatie komt altijd aan, zogezegd.”
Veilig communiceren
Wetenschappers die – zoals Hanson – graag experimenteren met teleportatie doen dat niet direct omdat ze in de voetsporen van Scotty willen treden. Hun werk is niet gericht op het teleporteren van mensen, maar op het teleporteren van informatie. Het voordeel van teleportatie is namelijk dat de informatie niet fysiek van A naar B reist en dus ook onderweg niet onderschept kan worden. Het is dus fundamenteel onmogelijk om geteleporteerde informatie af te luisteren.
Microben
Allemaal heel interessant, natuurlijk, maar hoe zit het nu met het teleporteren van mensen? Dat is vooralsnog onontgonnen terrein. Alhoewel wetenschappers recent met een idee kwamen om de kwantumtoestand van een micro-organisme te teleporteren. De onderzoekers denken dat het mogelijk moet zijn om een kopie van de eigenschappen van een levende microbe te teleporteren. Hoe dan? Door de microbe op twee plaatsen tegelijk te laten zijn. En dat kan alleen door deze in superpositie te brengen. Uit eerder onderzoek is al gebleken dat een specifiek membraan – als je het voldoende af laat koelen – in superpositie kan worden gebracht. De onderzoekers stellen nu voor om de microbe op dit membraan te plaatsen. Zo moet het mogelijk zijn om eigenschappen van de microbe (de kwantumstaat) over te brengen naar een andere plaats in het elektrisch circuit waar de microbe deel van uitmaakt (zie ook de afbeelding hieronder). Het blijft echter een gedachte-experiment, het is onderzoekers dus nog niet gelukt om een levende bacterie te teleporteren.
Fundamentele problemen
Tot op heden blijft teleporteren dus beperkt tot lichtdeeltjes en atomen. En misschien is dat maar beter ook, zo vertelde onderzoeker Carlo Beenakker, hoogleraar theoretische natuurkunde aan de universiteit van Leiden, enige tijd geleden aan Scientias.nl. “Er zijn een paar fundamentele problemen die het mijns inziens onmogelijk maken om mensen te teleporteren.” Het belangrijkste probleem is onze kwetsbaarheid. Beenakker illustreert het met behulp van een voorbeeldje: röntgenonderzoek. “Soms gaat er tijdens röntgenonderzoek iets mis en wordt een heel klein stukje DNA van mensen aangetast,” vertelt hij. “Dat kan leiden tot kanker.” Bij teleportatie moet informatie aan het eind van het traject worden uitgelezen. Een klein foutje tijdens dat proces kan al desastreuze gevolgen hebben. “Als je het zo bekijkt, is teleportatie de ultieme kankermachine.”
Zijn we slechts atomen?
Maar teleportatie roept nog meer vragen op. Een heel interessante is of wij mensen niet meer zijn dan de atomen waaruit we bestaan. In andere woorden: als je een mens atoom voor atoom uit elkaar haalt en vervolgens op de eindbestemming weer atoom voor atoom in elkaar zet, heb je dan weer dezelfde mens?
Even geduld!
Onderzoek van de universiteit van Leicester wijst verder uit dat teleporteren een tijdrovende aangelegenheid is. Alle data waaruit een mens bestaat – de menselijke genetische code, de neurale informatie – moet immers omgezet worden naar eentjes en nulletjes en vervolgens verstuurd worden. Dat alleen kost naar schatting al zo’n vijf biljard jaar.
Star Trek wil ons doen geloven dat teleportatie ergens aan het begin van de 22e eeuw werd uitgevonden. We hebben dus nog even als we dit stukje sciencefiction werkelijkheid willen laten worden. Maar dat wil niet zeggen dat het haalbaar is. ““Men begint nu pas na te denken over het teleporteren van bacteriën,” stelde Beenakker in 2013. “Dat zou een mijlpaal zijn, maar ik denk niet dat wij dat nog gaan meemaken.” Dus bewaar die OV-kaart en fiets in de schuur nog maar even: voorlopig wordt het verzoek ‘Beam me up!” alleen in sciencefictionfilms gehonoreerd.
