Onderdeel van onze berichtgeving over het Internationale Jaar van de Quantumwetenschap en -technologie
Een van de belangrijkste evenementen in het Internationale Jaar van de Quantumwetenschap en -technologie is een workshop die in juni 2025 wordt gehouden op Helgoland, het eiland waar Werner Heisenberg 100 jaar geleden de basis legde voor de quantummechanica. Robert P. Crease vraagt de afgevaardigden wat ze zullen bespreken en vraagt zich af of het werk van Heisenberg zo definitief was als we graag denken
Op een ochtend van 3 uur in juni 1925 klom een uitgeputte, allergie-geplaagde 23-jarige op een rots aan de rand van een klein eiland voor de kust van Duitsland in de Noordzee. Werner Heisenberg, destijds een onbekende postdoc in de natuurkunde, had zojuist in primitieve en onbekende wiskunde een raamwerk in elkaar geflanst dat al snel zou uitgroeien tot wat wij kennen als “matrixmechanica”. Als we de geboorte van de kwantummechanica willen koppelen aan een bepaalde plaats en tijd, dan is dat Helgoland in juni 1925.
Het werk van Heisenberg van een eeuw geleden is de reden waarom de Verenigde Naties 2025 hebben uitgeroepen tot het jaar van de Internationaal Jaar van de kwantumwetenschap en -technologie. Het is een wereldwijd initiatief om het publiek bewust te maken van kwantumwetenschap en haar toepassingen, met talrijke activiteiten in de werken gedurende het hele jaar. Een van de belangrijkste evenementen voor natuurkundigen is een workshop die van 9 tot en met 14 juni plaatsvindt op Helgoland, precies 100 jaar na de plek waar de kwantummechanica vermoedelijk is ontstaan.
Getiteld “Helgoland 2025”, het evenement is ontworpen om Heisenbergs ontwikkeling van matrixmechanica te eren, die organisatoren "de eerste formulering van de kwantumtheorie" hebben genoemd. De workshop, zeggen ze, zal "de steeds vruchtbaardere kruising tussen de fundamenten van de kwantummechanica en de toepassing van deze fundamenten in real-world settings" onderzoeken. Maar waarom was Heisenbergs werk zo essentieel voor de ontwikkeling van de kwantummechanica? Was het echt zo definitief als we graag denken? En is het vaak herhaalde Helgoland-verhaal echt waar?
Hoe het begon
De gebeurtenissen die leidden tot Heisenbergs reis kunnen worden herleid tot het werk van Max Planck in 1900. Planck probeerde een formule te produceren voor de manier waarop bepaalde soorten materialen licht absorberen en uitzenden, afhankelijk van energie. In wat hij later een "daad van pure wanhoop" noemde, zag Planck zichzelf gedwongen het idee van het "kwantum" te gebruiken, wat impliceerde dat elektromagnetische straling niet continu is, maar alleen in afzonderlijke stukken kan worden geabsorbeerd en uitgezonden.
Het idee van kwantisering viel op als een vlek op het prachtige ontwerp van de klassieke fysica en bleek van beperkt nut. Sommige natuurkundigen noemden het “lelijk”, “grotesk” en “onsmakelijk”; het was zeker een theoretische pleister die snel kon worden afgepeld. Maar het kwantum bleek onmisbaar en dook op in steeds meer takken van de fysica, waaronder de structuur van het waterstofatoom, thermodynamica en vastestoffysica. Het was als een vervelende bezoeker die je uit je huis probeert te verjagen, maar dat lukt niet. Erger nog, zijn aanwezigheid leek te groeien. Het kwantum, merkte een wetenschapper destijds op, was een “wellustige baby”.
'Kwantumtheorie' was als het hebben van instructies over hoe je van plek A naar plek B komt. Wat je eigenlijk wilde was een 'kwantummechanica' – een kaart die je liet zien hoe je van de ene plek naar de andere kon komen.
Robert P Crease, Stony Brook Universiteit
Pogingen om dat kind in het eerste kwart van de 20e eeuw te domesticeren werden niet alleen door Planck gedaan, maar ook door andere natuurkundigen, zoals Wolfgang Pauli, Max Born, Niels Bohr en Ralph Kronig. Ze slaagden er alleen in om regels te produceren voor het berekenen van bepaalde fenomenen die begonnen met klassieke theorie en opgelegde voorwaarden. "Kwantumtheorie" was als het hebben van instructies voor hoe je van plek A naar plek B komt. Wat je echt wilde was een "kwantummechanica" - een kaart die, werkend met één set regels, je liet zien hoe je van elke plek naar elke andere plek kon gaan.
Heisenberg was een jonge kruisvaarder in deze poging. Geboren op 5 december 1901 – het jaar na Plancks revolutionaire ontdekking – had Heisenberg het karakter dat vaak met kunstenaars wordt geassocieerd, met een knappe uitstraling, goed muzikantschap en een fysieke zwakte, waaronder een ernstige gevoeligheid voor allergieën. Die zomer in 1923 had Heisenberg net zijn doctoraat onder Arnold Sommerfeld aan de Ludwig Maximilian Universiteit in München afgerond en begon hij aan een postdoc bij Born aan de Universiteit van Göttingen.
Net als anderen werd Heisenberg gehinderd in zijn pogingen om een wiskundig raamwerk te ontwikkelen voor de frequenties, amplitudes, orbitalen, posities en impulsen van kwantumfenomenen. Misschien, zo vroeg hij zich af, was het probleem dat hij deze fenomenen in een Newtoniaanse visualiseerbare vorm probeerde te gieten. In plaats van ze te behandelen als klassieke eigenschappen met specifieke waarden, besloot hij ze in puur wiskundige termen te bekijken als operatoren die op functies inwerken. Het was toen dat er een "ongelukkige persoonlijke tegenslag" optrad.
Bestemming Helgoland
Verwijzend naar een aanval van hooikoorts die hem had weggevaagd, vroeg Heisenberg Born om twee weken verlof van Göttingen en nam een boot naar Helgoland. Het eiland, dat zo'n 50 km van het Duitse vasteland ligt, is amper 1 km2 in omvang. De strategische militaire ligging had het echter een buitensporige geschiedenis gegeven, waardoor het meerdere malen tussen verschillende Europese mogendheden is gewisseld. Het eiland was vanaf 1714 een deel van Denemarken, maar werd in 1807 door Groot-Brittannië bezet voordat het in 1890 onder Duitse controle kwam.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog veranderde Duitsland het eiland in een militaire basis en evacueerde alle bewoners. Tegen de tijd dat Heisenberg arriveerde, waren de soldaten allang weg en begon Helgoland zijn reputatie als centrum voor commerciële visserij en een verkwikkende toeristische bestemming te herstellen. Het belangrijkste voor Heisenberg was dat er een frisse wind waaide en dat het ver weg was van allergenenproducenten.
Heisenberg arriveerde op zaterdag 6 juni 1925 in Helgoland, hoestend en niezend, en met zo'n opgezwollen gezicht dat zijn hospita dacht dat hij in een gevecht was geweest. Ze installeerde hem in een rustige kamer op de tweede verdieping van haar herberg die uitkeek over het strand en de Noordzee. Maar hij stopte niet met werken. "Wat er precies gebeurde op dat kale, grasloze eiland gedurende de volgende tien dagen is het onderwerp geweest van veel speculatie en niet weinig romantiek," schreef historicus David Cassidy in zijn definitieve boek uit 1992 Onzekerheid: het leven en de wetenschap van Werner Heisenberg.
In Heisenbergs verhaal, tientallen jaren later, bleef hij alles wat hij wist omdraaien en begon hij vergelijkingen van waarneembare grootheden te construeren – van frequenties en amplitudes – in wat hij “kwantummechanische reeksen” noemde. Hij schetste een ruw wiskundig schema, maar een zo onhandig en onhandig dat hij niet eens zeker wist of het wel voldeed aan de wet van behoud van energie, wat het zeker moest doen. Op een avond ging Heisenberg over tot dat onderwerp.
"Toen de eerste termen leken te passen bij het energieprincipe, raakte ik nogal opgewonden", schreef hij veel later in zijn boek uit 1971 Fysica en verder. Maar hij was nog steeds zo moe dat hij begon te struikelen over de wiskunde. "Als gevolg daarvan was het bijna drie uur 's nachts voordat het eindresultaat van mijn berekeningen voor me lag." Het werk leek nog steeds af, maar onvolledig - het slaagde erin hem een glimp te geven van een nieuwe wereld, hoewel er geen in detail was uitgewerkt - maar zijn emoties waren verzwaard met angst en verlangen.
“Ik was diep geschokt,” vervolgde Heisenberg. “Ik had het gevoel dat ik door het oppervlak van atomaire verschijnselen heen naar een vreemd mooi binnenste keek, en ik voelde me bijna duizelig bij de gedachte dat ik nu deze rijkdom aan wiskundige structuren moest onderzoeken die de natuur zo genereus voor me had uitgespreid. Ik was veel te opgewonden om te slapen en dus ging ik, toen een nieuwe dag aanbrak, naar de zuidpunt van het eiland, waar ik ernaar verlangde een rots te beklimmen die uitstak in de zee. Ik deed dat nu zonder al te veel moeite, en wachtte tot de zon opkwam.”
Wat is er op Helgoland gebeurd?
Historici zijn wantrouwend tegenover Heisenbergs verslag. In hun boek uit 2023 Het construeren van kwantummechanica Deel 2: De Boog 1923–1927Anthony Duncan en Michael Janssen suggereren dat Heisenberg “iets minder vooruitgang boekte tijdens zijn bezoek aan Helgoland in juni 1925 dan latere hagiografische verslagen van deze episode beweren”. Zij geloven dat Heisenberg, in Fysica en verder, kan “zich verkeerd hebben herinnerd hoeveel hij veertig jaar eerder in Helgoland had bereikt”.
Wat nog meer is – zoals Cassidy zich afvroeg in Onzekerheid – hoe kon Heisenberg er zo zeker van zijn dat het resultaat overeenkwam met het behoud van energie zonder al zijn naslagwerken mee te hebben genomen naar het eiland, wat hij zeker niet had gedaan. Zou het echt kunnen, speculeerde Cassidy sceptisch, dat Heisenberg de relevante gegevens had onthouden?
Aleksej Kojevnikov – een andere historicus – betwijfelt zelfs of Heisenberg helemaal openhartig was over de redenen achter zijn inspiratie. In zijn boek uit 2020 Het Copenhagen Network: de geboorte van de kwantummechanica vanuit een postdoctoraal perspectief, Kojevnikov merkt op dat het vluchten voor wilskrachtige mentoren als Bohr, Born, Kronig, Pauli en Sommerfeld de sleutel was tot Heisenbergs creativiteit. "Om zijn meest gedurfde intellectuele doorbraak te bereiken," schrijft Kojevnikov, "moest Heisenberg ontsnappen aan de autoriteit van zijn academische begeleiders in de tijdelijke eenzaamheid en vrijheid op een klein eiland in de Noordzee."
Werner Heisenberg: controversiële wetenschapper
Wat er ook gebeurde op het eiland, één ding is duidelijk. “Heisenberg had zijn doorbraak,” besluit Cassidy in zijn boek. Hij verliet Helgoland 10 dagen na aankomst, keerde terug naar Göttingen en schreef een paper die in Zeitschrift voor Physik in september 1925 (33 879)In het artikel schreef Heisenberg dat “het niet mogelijk is om een punt in de ruimte dat een functie is van de tijd toe te wijzen aan een elektron door middel van waarneembare grootheden.” Hij stelde vervolgens voor dat “het raadzaam lijkt om elke hoop op een observatie van de tot nu toe niet-waarneembare grootheden (zoals de positie en de omlooptijd van het elektron) volledig op te geven.”
Voor moderne oren lijken Heisenbergs opmerkingen misschien onopvallend. Maar zijn voorstel zou zeker bijna ondenkbaar zijn geweest voor degenen die doordrenkt zijn van de Newtoniaanse mechanica. Natuurlijk was het idee om de waarneembaarheid van die grootheden volledig te verlaten niet helemaal waar. Onder bepaalde omstandigheden kan het zinvol zijn om te spreken van het waarnemen ervan. Maar ze legden zeker de richting vast die hij insloeg.
Het enige probleem was dat zijn schema, met zijn “kwantummechanische relaties”, formules produceerde die “niet-commutatief” waren – een verontrustende asymmetrie die ongetwijfeld een onjuist kenmerk was in een natuurkundige theorie. Heisenberg schoof dit kenmerk bijna onder het tapijt in zijn Zeitschrift voor Physik artikel, waarin hij het punt terugbracht tot één enkele zin.
De meer wiskundig geschoolde Born voelde daarentegen iets vertrouwds aan de wiskunde en besefte al snel dat Heisenbergs bizarre “kwantummechanische relaties” met hun vreemde tabellen waren wat wiskundigen matrices noemden. Heisenberg was niet blij met die specifieke naam voor zijn werk en overwoog terug te keren naar wat hij “kwantummechanische reeksen” had genoemd.
Gelukkig deed hij dat niet, want het zou de redenatie voor de Helgoland 2025-conferentie onhandiger hebben gemaakt om te beschrijven. Born was opgetogen over de connectie met traditionele wiskunde. In het bijzonder ontdekte hij dat wanneer de matrix p geassocieerd met momentum en de matrix q geassocieerd met positie worden in verschillende volgordes vermenigvuldigd, het verschil tussen hen is evenredig met de constante van Planck, h.
Zoals Born schreef in zijn boek uit 1956 Natuurkunde in mijn generatie: “Ik zal nooit de opwinding vergeten die ik voelde toen ik erin slaagde Heisenbergs ideeën over kwantumcondities te condenseren in de mysterieuze vergelijking pq - qp = 2πi, wat het centrum is van de nieuwe mechanica en waarvan later werd ontdekt dat het de onzekerheidsrelaties impliceerde”. In februari 1926 publiceerden Born, Heisenberg en Jordan een baanbrekend artikel waarin de implicaties van deze vergelijking werden uitgewerkt (Zeit. Fys. 35 557)Eindelijk hadden natuurkundigen een kaart van het kwantumdomein.
Bijna vier decennia later in een interview met historicus Thomas KuhnHeisenberg herinnerde zich Pauli's "uiterst enthousiaste" reactie op de ontwikkelingen. "[Pauli] zei zoiets als 'Morgenrood een nieuwtje',” vertelde Heisenberg aan Kuhn. “Het begin van een nieuw tijdperk.” Maar het ging niet helemaal van een leien dakje na die dageraad. Sommige natuurkundigen waren niet enthousiast over Heisenbergs nieuwe mechanica, terwijl anderen ronduit sceptisch waren.
Toch bleven succesvolle toepassingen komen. Pauli paste de vergelijking toe op licht dat werd uitgezonden door het waterstofatoom en leidde de Balmer-formule, een regel die empirisch bekend was sinds het midden van de jaren 1880. Toen, in een van de meest verrassende toevalligheden in de geschiedenis van de wetenschap, produceerde de Oostenrijkse natuurkundige Erwin Schrödinger een complete kaart van het kwantumdomein, voortkomend uit een veel bekendere wiskundige basis genaamd "golfmechanica". Cruciaal was dat Heisenbergs matrixmechanica en Schrödingers kaarten identiek bleken te zijn.
Er volgden nog fundamentelere implicaties. In een artikel gepubliceerd in Natuurwetenschappen (14 899) in september 1926 schreef Heisenberg dat onze “gewone intuïtie” niet werkt in het subatomaire rijk. “Omdat het elektron en het atoom geen enkele graad van fysieke realiteit bezitten als de objecten van onze dagelijkse ervaring,” zei hij, “is onderzoek naar het type fysieke realiteit dat eigen is aan elektronen en atomen precies het onderwerp van de kwantummechanica.”
De kwantummechanica zette, verontrustend genoeg, de werkelijkheid zelf op zijn kop, want de onzekerheid die het introduceerde was niet alleen wiskundig maar ook “ontologisch” – wat betekent dat het te maken had met de fundamentele kenmerken van het universum. Begin volgend jaar leidde Heisenberg, in correspondentie met Pauli, de vergelijking Δ afp – Δq ≥ h/4π, het “onzekerheidsprincipe”, dat de toetssteen van de kwantummechanica werd. De geboortecomplicaties bleven echter bestaan. Sommige werden zelfs erger.
Katalytische conferentie
Een eeuw na Heisenbergs bezoek aan Helgoland, krabt de kwantummechanica nog steeds op het hoofd van natuurkundigen. "Ik denk dat de meeste mensen het erover eens zijn dat we nog steeds proberen om zelfs de meest basale niet-relativistische kwantummechanica te doorgronden," geeft hij toe Jack Harris, een kwantumfysicus aan de Yale University die Helgoland 2025 mede organiseert met Časlav Brukner, Steven Girvin en Florian Marquardt.
We begrijpen de kwantumwereld nog niet helemaal. We passen het toe, we generaliseren het, we ontwikkelen kwantumveldentheorieën en ga zo maar door, maar veel ervan is nog onbekend terrein.
Igor Pikovsky, Stevens Instituut, New Jersey
"We begrijpen de kwantumwereld nog niet helemaal", voegt Igor Pikovsky van het Stevens Institute in New Jersey toe, die werkt aan gravitatieverschijnselen en kwantumoptica. "We passen het toe, we generaliseren het, we ontwikkelen kwantumveldentheorieën enzovoort, maar nog steeds is veel ervan onbekend terrein." Filosofen en kwantumfysici met sterke meningen hebben lange tijd gedebatteerd over interpretaties en fundamentele kwesties, benadrukt hij, maar de resultaten van die discussies zijn onduidelijk geweest.
Helgoland 2025 hoopt dat allemaal te veranderen. Vooruitgang in experimentele technieken laat ons nieuwe soorten fundamentele vragen stellen over kwantummechanica. "Je hebt nieuwe mogelijkheden om kwantumfysica op compleet andere schalen te bestuderen," zegt Pikovsky. "Je kunt macroscopische, Schrödinger-katachtige systemen maken, of zeer massieve kwantumsystemen om te testen. Je hoeft niet filosofisch te debatteren over de vraag of er een meetprobleem of een klassieke kwantumbarrière is - je kunt deze vragen experimenteel gaan bestuderen."
Een fundamenteel fenomeen voor de puzzel van de kwantummechanica is verstrengeling, wat voorkomt dat de kwantumtoestand van een systeem onafhankelijk van de toestand van anderen wordt beschreven. Dankzij het Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)-artikel uit 1935 (Fys. Rev. 47 777), Chien-Shiung Wu en Irving Shaknov's experimentele demonstratie van verstrengeling in uitgebreide systemen in 1949, en de stelling van John Bell in 1964 (Fysica 1 195) weten natuurkundigen dat verstrengeling in uitgebreide systemen een groot deel is van wat de kwantummechanica zo vreemd maakt.
Het begrijpen van al die verstrengeling heeft natuurkundigen op hun beurt doen beseffen dat informatie een fundamenteel fysiek concept is in de kwantummechanica. "Zelfs een basisfysisch kwantumsysteem gedraagt zich anders, afhankelijk van hoe informatie erover in andere systemen wordt opgeslagen", zegt Harris. "Dat is een startpunt voor zowel diepgaande inzichten in wat de kwantummechanica ons vertelt over de wereld, als voor het toepassen ervan."
Helgoland 2025: heb jij je tent ingepakt?
Van 9 tot en met 14 juni 2025 vindt op het eiland waar Werner Heisenberg zijn baanbrekende werk op het gebied van de kwantummechanica heeft verricht, de Workshop Helgoland 2025 is een who's who van de kwantumfysica. Vijf Nobelprijswinnaars op het gebied van kwantumfundamenten komen eraan. David Wineland en Serge Haroche, die in 2012 wonnen voor het meten en manipuleren van individuele kwantumsystemen, zullen er zijn. Zo ook Alain Aspect, John Clauser en Anton Zeilinger, die in 2022 werden gehuldigd voor hun werk op het gebied van kwantum-informatiewetenschap.
Er zullen Charles Bennett en Gilles Brassard aanwezig zijn, die pioniers waren op het gebied van kwantumcryptografie, kwantumteleportatie en andere toepassingen, en ook kwantumsensor-goeroe Carlton Caves. Onderzoekers uit de industrie zijn van plan aanwezig te zijn, waaronder Krysta Svore, die vice-president is van Microsoft Quantum.
Andere deelnemers komen uit het snijvlak van fundamenten en toepassingen. Er zullen onderzoekers zijn die werken aan gravitatie, voornamelijk vanuit de kwantumzwaartekrachtfenomenologie, waarbij het doel is om experimentele handtekeningen van het effect te zoeken. Anderen werken aan kwantumklokken, kwantumcryptografie en innovatieve manieren om licht te controleren, zoals het gebruik van geperst licht bij LIGO, om gravitatiegolven te detecteren.
Het programma start op 9 juni in Hamburg met een banket en een paar lezingen. De volgende ochtend nemen de deelnemers de veerboot naar Helgoland voor een week vol lezingen, paneldiscussies en postersessies. Alle lezingen zijn plenair, maar 's avonds zullen panels van ongeveer zes mensen grotere vragen behandelen die bekend zijn bij elke kwantumfysicus, maar die zelden in onderzoekspapers worden besproken. Wat is het bijvoorbeeld aan kwantummechanica dat het zo compatibel maakt met zoveel interpretaties?
Als je erover denkt om te gaan, heb je vrijwel zeker pech. De registratie is in april 2024 gesloten, terwijl hotels, Airbnb en Booking.com-locaties bijna zijn uitgeput. Deelnemers moeten tweepersoonskamers delen of worden uitgenodigd om op de stranden te kamperen - met hun eigen uitrusting.
Helgoland 2025 zal zich daarom richten op de tweerichtingsweg tussen stichtingen en toepassingen in wat een uniek evenement belooft te worden. "De conferentie is bedoeld om een beetje katalytisch te zijn", voegt Harris toe. "[Er zullen] mensen zijn die zich niet realiseerden dat anderen aan soortgelijke kwesties in andere vakgebieden werkten, en veel mensen die elkaar nog nooit hebben ontmoet". De disciplinaire diversiteit zal worden vergroot door de aanwezigheid van studenten en postersessies, die doorgaans een nog bredere verscheidenheid aan onderzoeksonderwerpen binnenhalen.
Er zullen mensen [in Helgoland] zijn die aan zwarte gaten werken en die ik ken, maar die ik nog niet heb ontmoet.
Ana Maria Rey, Universiteit van Colorado, Boulder
Een van degenen die uitkijkt naar zulke ontmoetingen is Ana Maria Koning – een theoretisch natuurkundige aan de University of Colorado, Boulder, en een JILA-fellow die kwantumfenomenen bestudeert op manieren die atoomklokken en kwantumcomputers hebben verbeterd. “Er zullen mensen zijn die aan zwarte gaten werken en die ik ken, maar die ik nog niet heb ontmoet,” zegt ze. Mensen vinden zou makkelijk moeten zijn: Helgoland is piepklein en er is slechts een handgeplukte groep mensen uitgenodigd om aanwezig te zijn (zie kader hierboven).
Wat ook ongewoon is aan Helgoland is dat er evenveel praktisch ingestelde als theoretisch ingestelde deelnemers zijn. Maar dat doet er niet toe Magdalena Zycho, een natuurkundige van de Universiteit van Stockholm in Zweden. "Ik ben bevooroordeeld omdat ik academisch ben opgegroeid in Wenen, waar de groep van Anton Zeilinger altijd mensen had die aan theorie en toepassingen werkten", zegt ze.
De groep van Zych heeft bijvoorbeeld onlangs een manier ontdekt om het onzekerheidsprincipe te gebruiken om een beter begrip te krijgen van de semi-klassieke ruimte-tijdtrajecten van samengestelde deeltjes. Ze is van plan om over dit onderzoek te praten op Helgoland, omdat ze het toepasselijk vindt aangezien het gebaseerd is op het principe van Heisenberg, een product is van specifiek theoretisch werk en algemener geldig is. "Het heeft betrekking op de boog van de conferentie, waarbij zowel vooruit als achteruit wordt gekeken, en van theorie naar toepassingen."
Nathalie de Leon: op weg naar Helgoland
In juni 2022, Nathalie de León, een natuurkundige aan de Princeton University die werkt aan quantum computing en quantum metrologie, was verrast toen ze een uitnodiging kreeg voor de Helgoland-conferentie. "Het komt niet vaak voor dat je [er] drie jaar van tevoren een uitnodiging krijgt", zegt de Leon, die het ook ongebruikelijk vond dat deelnemers de hele zes dagen aanwezig moesten zijn. Maar ze was niet verrast door de samenstelling van de conferentie met zijn mix van theoretici, experimentalisten en mensen die toepassen wat zij de "vreemdere" aspecten van de quantumtheorie noemt.
"Toen ik een doctoraalstudent was [eind jaren 2000], was het nog steeds zo dat kwantumtheoretici en onderzoekers die dingen als kwantumcomputers bouwden elkaar goed kenden, maar ze spraken niet veel met elkaar," herinnert ze zich. "In hun subsidieaanvragen moesten de natuurkundigen laten zien dat ze wisten wat de computerwetenschappers deden, en de computerwetenschappers moesten hun werk rechtvaardigen met een beroep op de natuurkunde. Maar ze werkten niet vaak samen." De Leon wijst erop dat er de afgelopen vijf of tien jaar echter steeds meer mogelijkheden zijn ontstaan voor deze groepen om samen te werken. "Bedrijven als IBM, Google, QuEra en kwantum “Nu proberen theoretici en academici de hardware te ontwikkelen om quantumtechnologie een praktische realiteit te maken”, zegt ze.
Sommige kwantumtoepassingen zijn zelfs ontstaan in zeer geavanceerde technische apparaten, zoals de enorme Laserinterferometer Gravitatiegolfobservatorium (LIGO). "Er is een waanzinnige hoeveelheid klassieke techniek gebruikt om deze gigantische interferometer te bouwen," zegt de Leon, "die helemaal terugging tot een minuscule gevoeligheid. Als laatste stap injecteerden de wetenschappers iets dat squeezed light heet, wat een direct gevolg is van kwantummechanica en kwantummeting." Volgens de Leon konden we door dat knijpen ongeveer acht keer meer van het heelal zien. "Het is een van de weinige plekken waar we een echt tastbaar voordeel halen uit de vreemdheid van kwantummechanica," voegt ze toe.
Andere, meer praktische voordelen zullen ongetwijfeld ook voortkomen uit de kwantuminformatietheorie en kwantummeting. "We hebben nog geen kwantumtechnologieën op de open consumentenmarkt, zoals we lasers hebben die je voor $ 15 op Amazon kunt kopen", zegt de Leon. Maar groepen die zich in Helgoland verzamelen, geven ons een beter beeld van waar alles naartoe gaat. "De dingen", voegt ze toe, "bewegen zo snel."
Helaas kunnen deelnemers Heisenberg's niet bezoeken herberg, noch enig ander gebouw waar hij zou kunnen zijn geweest. Tijdens de Tweede Wereldoorlog verplaatste Duitsland de inwoners van Helgoland opnieuw en veranderde het eiland in een militaire basis. Na de oorlog stapelden de geallieerden niet-ontplofte munitie op het eiland en lieten deze ontploffen, in wat een van de grootste conventionele explosies in de geschiedenis zou zijn geweest. Het verwoeste vaderland werd vervolgens teruggegeven aan de inwoners.
We zullen niet met 300 Heisenbergs gaan wandelen. [De aanwezigen] zullen zeker niet proberen om van elkaar weg te komen.
Jack Harris, Yale Universiteit
Helgoland heeft nog steeds rotsachtige uitsteeksels aan het zuidelijke uiteinde, waarvan er één misschien wel of niet de locatie is van Heisenbergs vroege ochtendklim en visioen. Maar ondanks de krachtige mythologie van zijn verhaal, wordt er van deelnemers aan Helgoland 2025 niet verwacht dat ze een nieuwe dageraad aankondigen. "We zullen niet," zegt Harris, "300 Heisenbergs zijn die gaan wandelen. Ze zullen zeker niet proberen om bij elkaar weg te komen."
De historicus van de wetenschap Mario Biagioli schreef ooit een artikel getiteld "De wetenschappelijke revolutie is ondood", waarin hij onderstreepte hoe willekeurig het is om belangrijke ontwikkelingen in de wetenschap - hoe invloedrijk of langdurig ook - vast te pinnen op specifieke begin- en eindpunten, want elke nieuwe generatie wetenschappers vindt steeds meer om te delven in de radicale ontdekkingen van voorgangers. Met zoveel mensen die aan zoveel fundamentele kwesties werken die op Helgoland 2025 zullen plaatsvinden, zal er ongetwijfeld nieuw licht opduiken. Een eeuw later is de kwantumrevolutie springlevend.
Dit artikel maakt deel uit van Natuurkunde wereld's bijdrage aan de 2025 Internationaal Jaar van de Quantumwetenschap en -technologie (IYQ), dat tot doel heeft om wereldwijd meer bekendheid te geven aan de kwantumfysica en haar toepassingen.
Blijf op de hoogte Natuurkunde wereld en onze internationale partners gedurende de komende 12 maanden voor meer verslaggeving over de IYQ.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/return-to-helgoland-celebrating-100-years-of-quantum-mechanics/
