TU Delft stopt Schrödingers kat in ijskast

Onderzoekers van de TU Delft zijn erin geslaagd om een millimeter groot vibrerend membraantje af te koelen tot een temperatuur van 34 microkelvin. Dat is de laagste temperatuur die tot nu bereikt is met een mechanische resonator. Deze experimenten brengen de superpositie van macroscopische objecten een stapje dichterbij, net als de oplossing van de paradox van Schrödingers kat, denken de Delftse wetenschappers.

Een van de vreemdste voorspellingen van de kwantummechanica is dat iets op twee plaatsen tegelijk kan zijn. Dit verschijnsel van kwantumsuperpositie is inmiddels afdoende aangetoond voor minuscule deeltjes als elektronen en atomen, waarbij we weten dat kwantumtheorie goed werkt. ‘Al lijkt het vreemd, volgens de kwantummechanica zouden dezelfde regels ook moeten gelden voor macroscopische voorwerpen. Een koffiekopje kan dan tegelijkertijd op tafel staan en in de afwasmachine zitten, of Schrödingers kat kan in een staat van kwantumsuperpositie verkeren en tegelijkertijd dood en levend zijn’, aldus Gary Steele, de hoogleraar die het onderzoek leidde. ‘De kwantummechanica zegt dat zulke superposities op macroscopisch niveau voortdurend zouden moeten voorkomen, maar dat zien we niet terug in het dagelijks leven. Het koffiekopje is of vuil of schoon en de kat is dood of levend. Waarom dat zo is, is een vraag die de kwantummechanica nog moet beantwoorden.’

De afgelopen jaren hebben wetenschappers geprobeerd uit te zoeken op welke schaal de regels van de kwantummechanica nu precies van toepassing zijn. Daarvoor hebben ze hun experimenten uitgebreid van enkele atomen naar grotere, macroscopische objecten zoals een vibrerend ‘trommeltje’ om te kijken of ook objecten die voor mensen zichtbaar zijn, daadwerkelijk op twee plaatsen tegelijk kunnen zijn. Een belangrijke eerste stap is het verlagen van de temperatuur van de trommeltjes om te voorkomen dat hun kwetsbare kwantumtoestand wordt verstoord door temperatuurschommelingen. Onderzoekers van de TU Delft zijn er nu dus in geslaagd om een millimeter groot vibrerend membraan met behulp van microgolven af te koelen tot 34 microkelvin.