De ulaeme Bell test : spooky acaon over de TU Del2 campus

Transcriptie

1 De ulaeme Bell test : spooky acaon over de TU Del2 campus Ronald Hanson QuTech, Del2 University of Technology h;p://hansonlab.tudel2.nl Bas Hensen (PhD) Hannes Bernien (PhD, now Harvard) Machiel Blok (PhD, now Berkeley) Norbert Kalb (PhD) Julia Cramer (PhD) Wolfgang Pfaff (PhD, now Yale) Stefan Bogdanovic (PhD) Suzanne van Dam (PhD) Anais Dreau (postdoc) Andreas Reiserer (postdoc) CrisAan Bonato (postdoc) Joint work with: Tim Taminiau group (Del2) Stephanie Wehner (Del2) David Elkouss ElementSix (UK) Morgan Mitchell group (ICFO)

2 Bell test als een spel Twee spelers: Alice & Bob Twee vragen:?? of Twee antwoorden: of 1 regel: Alice en Bob mogen niet meer overleggen nadat ze vraag hebben gehoord!

3 ??

4 ??

5 Bell test als een spel Twee spelers: Alice & Bob Twee vragen:?? of Twee antwoorden: of 1 regel: Alice en Bob mogen niet meer overleggen nadat ze vraag hebben gehoord! Vraag aan Alice Bob Correcte antwoordcombina;e

6 Maximale winstkans: klassieke natuurkunde Klassiek: lichtsnelheid is maximale snelheid van invloeden Alice en Bob ver uit elkaar: uitkomsten van Alice kunnen niet a_angen van vraag aan Bob Vraag aan Alice Bob Correcte antwoordcombina;e Beste klassieke strategie: afspreken tegengesteld te antwoorden => maximale score p=75%

7 Maximale winstkans: quantum

8 ? à { à White à Red

9 ? à { à White à Red

10 Maximale winstkans: quantum Voorbeeld: gebruik verstrengelde deeltjes die alajd TEGENGESTELD meetuitkomst geven als ze op DEZELFDE manier gemeten worden

11 Maximale winstkans: quantum Voorbeeld: gebruik verstrengelde deeltjes die alajd TEGENGESTELD meetuitkomst geven als ze op DEZELFDE manier gemeten worden Vraag aan Alice Bob Correcte antwoordcombina;e Quantum: meangen aan verstrengelde deeltjes => maximale score p 85%

12 Maximale winstkans: vals spel! SAekem toch overleggen binnen een ronde => maximale score: p= 100% (communica)e loophole) Als de vraag niet bevalt, passen => maximale score: p=100% (detec)e loophole) Vraag aan Alice Bob Correcte antwoordcombina;e

13 Waarom moeten de loopholes gedicht worden? Uitsluiten van: 1. Lokaal causale wereldbeeld (natuur) 2. SystemaAsche fouten (wetenschappers) 3. Afluisteren in communicaae (NSA, criminelen, etc.) (zie Stephanie Wehner s presenta)e)

14 Bell test experimenten voor 2015 Fotonen (detecae loophole) Ionen, supergeleiders, kernspins, (communicaae loophole) Aspect (1982), Zeilinger (1998), Gisin (1998) Wineland (2001), Monroe (2008), Mar)nis (2009), Weinfurter (2012), DelE, Zeilinger, Kwiat (2013)

15 : ontwikkelingen komen samen Bijzondere systemen 10µm Nanotechnologie: ulaeme controle over materialen Zeer precieze apparatuur

16 NV centers in diamant Uitlezen van de quantumtoestand laserlicht microscoop = = Nature 477, 574 (2011) Beheersen van de quantumtoestand 10µm Science 330, 60 (2010)

17 Verstrengelde elektronen in het lab schaal Nature 497, 86 (2013)

18 Science 345, 532 (2014) Quantum teleporta)e over 3 meter

19 8 uur journaal 30 juni 2014 De wetenschappers begrijpen het zelf ook niet.

20 De opstelling: de TU DelE campus

21 Alle achterdeurtjes gesloten Eind van de ronde: meetuitkomst op lokale harde schijf Start van de ronde: random vraag wordt gesteld (plus 230ns marge) Elke ronde geven A en B antwoord => geen detecae loophole Geen Ajd voor communicaae Ajdens ronde => geen communicaae loophole Geen aannames gebruikt in data analyse => geen memory loophole

22 Juli 2015: eerste loophole-free Bell test a 1,1 0,0 0,1 1,0 Score: p = 80%!! Nature 526, 682 (2015)

23 De kracht van quantum Ongelimiteerde Gb/s Ongelimiteerde rekenkracht! 75%! = 80%

24 Wat betekent dit? Een aantal op)es: Wereld is niet lokaal causaal (invloeden reizen sneller dan licht en/of terug in de )jd) Informa)e kan sneller reizen dan licht => conflict met rela)viteitstheorie Er bestaat geen vrije keuze (of tenminste niet in deze experimenten) (Super)determinisme? Er is geen realiteit; vragen als wat was er gebeurd als? zijn niet relevant

25 Vooruitblik Bell test met vragen en antwoorden door mensen? Overgang van quantum verstrengeling naar klassieke uitkomsten => Dirk Bouwmeester Gebruik van Bell test voor ul)eme privacy in communica)e => Stephanie Wehner Gebruik verstrengeling in quantum computers 5-jaar doel: Quantum Internet tussen DelE, Den Haag, Leiden en Amsterdam