’s Werelds eerste met het oog zichtbare voorwerp dat quantummechanisch gedrag kan vertonen is volgens het invloedrijke jaaroverzicht van het blad Science de belangrijkste ontdekking van het jaar.

Andere cruciale vindingen en ontdekkingen van het afgelopen jaar omvatten volgens Science onder meer de ontrafeling van het genoom van de Neanderthaler, het herprogrammeren van cellen met synthetisch boodschapper-RNA en de onthulling van ’s werelds eerste bacterie met een geheel in het lab vervaardigd genoom in zijn kern, binnengehaald als ‘synthetisch leven‘.

Opvallende afwezige is de ‘arseenbacterie’. Deze geruchtmakende bacterie, die fosfaatgroepen in zijn DNA zou kunnen vervangen door arsenaatgroepen, werd eind november met veel vertoon binnengehaald als zeer belangrijke ontdekking. Andere experts bestrijden echter of de onderzoekers wel de juiste conclusies hadden getrokken en het nieuws over de ‘buitenaardse’ bacterie niet hadden overdreven.

Qubit
Het is wat dat betreft interessant dat de eer voor ‘Science Breakthrough of the Year’ niet naar een onderwerp uit de levenswetenschappen gaat, maar naar natuurkundig onderzoek dat in maart werd gepubliceerd in nota bene Science’s concurrent Nature. Andrew Cleland en John Martinis van de universiteit van Californië en hun collega’s beschreven toen een klein naaldje dat zich kan gedragen als subatomair deeltje, volgens de exotische spelregels van de quantummechanica.

Cleland en Martinis slaagden erin de naald te koelen tot zijn energetische ‘grondtoestand’ en koppelden hem vervolgens aan een energie-overbrengend quantumcircuit, een ‘qubit’. Daarmee verhoogden ze de energietoestand van de naald met één fonon: de kleinst mogelijke hoeveelheid vibratie.

Quantumeffecten
Exotisch waren de effecten die ze vervolgens maten. Zo raakten het qubit en het naaldje met elkaar ‘verstrengeld’ – ze werden energetisch één – en kregen ze het naaldje zo ver dat het zich in twee zijnstoestanden tegelijk bevond, een beetje trillend en een beetje meer trillend tegelijk.

‘Het is voor het eerst dat wetenschappers quantumeffecten aantonen in een door mensenhanden gemaakt object’, aldus Science. ‘Let wel, natuurkundigen zijn er nog niet in geslaagd een klein object als dit zich op twee plaatsen tegelijk te laten bevinden. Maar nu ze de eenvoudigste toestand van quantumbeweging hebben gemaakt, lijkt er veel meer binnen handbereik te komen.’

Maarten Keulemans