Nanofysica

Blijft majorana-deeltje dan toch een mysterie?

05 februari 2021

Het was een paar jaar geleden wereldnieuws: Delftse wetenschappers hadden het majorana-deeltje gevonden. Naar nu blijkt was die euforie voorbarig, wat niet wegneemt dat in Delft verbluffend onderzoek naar quantumdeeltjes wordt verricht.

‘Hebben we een majorana-fermionen gezien? Ik zou zeggen: een voorzichtig ja.’ Met die woorden werd de Delftse fysicus Leo Kouwenhoven in 2012 wereldnieuws. Het enthousiasme waarmee Kouwenhovens vondst werd ontvangen, was goed te verklaren. Al sinds de Italiaan Ettore Majorana (1906-1938) in de jaren dertig het bestaan van een elementair deeltje met uiterst mysterieuze eigenschappen had voorspeld, zochten natuurkundigen naar bewijs voor het bestaan ervan.

Niet 0 óf 1, maar 0 én 1

Het deeltje dat Majorana beschreef, was in diverse opzichten bijzonder. Zijn voorspelling was gebaseerd op het uitgangspunt dat alles in het universum is opgebouwd uit deeltjes, en dat natuurkundige wetten voorschrijven dat elk deeltje is gekoppeld aan een zogenoemd ‘antideeltje’. De lading van die twee paardeeltjes is altijd tegenovergesteld: is de een positief, dan is de ander negatief. Uitzondering op die regel zijn de deeltjes die neutraal geladen zijn.

Volgens Majorana moesten er echter ook deeltjes zijn die identiek zijn aan hun antideeltjes. Of beter: ze kunnen op één en hetzelfde moment twee gedaanten hebben. Daardoor en door hun onderlinge gelijkenis zijn die deeltjes in potentie zeer bruikbaar als rekeneenheid voor supersnelle computers. Die computers hoeven dan niet meer te denken in termen van nullen of enen (bits), maar maken gebruik van eenheden die tegelijk nul én één zijn (qubits).

Microsoft dook er bovenop

Onder meer met deeltjesversnellers werd jarenlang naar het zogenoemde Majorana-fermion gespeurd, tot het dus in 2012 opdook bij hoogleraar Kouwenhoven in Delft. Na zijn aanvankelijke voorzichtigheid presenteerde hij zes jaar geleden het ‘definitieve’ bewijs dat dit deeltje (‘half God, half duivel’) bestaat. Computergigant Microsoft dook erbovenop, lijfde Kouwenhoven in, betrok een vleugel van de faculteit in Delft en ging een nauwe samenwerking aan met de Technische Universiteit. Doel: het ontwikkelen van een supersnelle quantumcomputer.

In Delft is teleportatie geen sciencefiction meer. Lees het interview met Ronald Hanson over zijn onderzoek naar ‘spookachtige invloed op afstand’.

Maar deze maand kwam de ontnuchtering. Door nieuwe bevindingen zagen de majorana-onderzoekers zich gedwongen een artikel te publiceren waarin ze erkenden dat hun stelligheid van destijds waarschijnlijk onterecht was. In hun euforie zijn bij de analyse van hun meetgegevens mogelijk verklaringen over het hoofd gezien die hun vondst ontkrachtten. Het is maar de vraag of het deeltje dat zij voor een majorana-fermion aanzagen, in werkelijkheid niet een ander, als majorana vermomd deeltje is.

‘Mysterieuze invloed op afstand’

Het is een zware domper voor het team van Kouwenhoven, die in 2007 de Spinozapremie kreeg. Gelukkig voor de Delftse nanofysici kan het onderzoek naar quantumcomputers, ondergebracht in het instituut QuTech, doorgaan. Behalve met majoranadeeltjes wordt daar namelijk nog op tal van andere manieren gespeurd naar supersnelle en onbreekbare communicatiemethoden.

Zo levert hoogleraar Ronald Hanson er baanbrekend werk op het gebied van deeltjesverstrengeling. De Groninger slaagde erin nanodeeltjes te meten die elkaar op grote afstand beïnvloeden, zonder dat er er een lijntje tussen die deeltjes loopt. De beïnvloeding verloopt ‘instantaan’, dus het kost geen tijd, nog geen fractie van een nanoseconde. Hanson won de Spinozapremie voor zijn onderzoek naar deze ‘spookachtige invloed op afstand’, zoals Albert Einstein de quantumtheorie ooit noemde. Voor internetbedrijven is Hansons werk waardevol, omdat de band tussen de deeltjes per definitie veilig is. Zodra er iemand ‘meekijkt’ bij het contact, vervallen direct de waarden die de deeltjes aannemen, waardoor hacken zinloos is.

Ingelogde abonnees van EWmagazine kunnen reageren
Bij het plaatsen van een reactie geldt een aantal voorwaarden. Klik hier voor de voorwaarden.