In september 2022 ontving Jordi Tura i Brugués van de Universiteit Leiden de Heineken Young Scientists Award 2022 in de categorie natuurwetenschappen voor zijn bijdrage op het gebied van kwantumverstrengeling. Tijdens een uitbundige ceremonie in het Muziekgebouw aan 't IJ in Amsterdam ontving Tura de prijs na een ruim applaus. De host die dag, TU/e-wetenschapscommunicator en onderzoeker Barry Fitzgerald, raakte direct geïntrigeerd door Tura's werk op het gebied van kwantumfysica.

Fascinerend en verwarrend

"Kwantumfysica is een van de gebieden in de natuurkunde die ik fascinerend en tegelijkertijd verwarrend vind", zegt Fitzgerald die zijn functie als wetenschapscommunicator aan de TU/e combineert met wetenschappelijk onderzoek voor University College Dublin (Ierland) en zijn bedrijf BW Science. "In het verleden had ik tevergeefs geprobeerd om over dit onderwerp te publiceren. Het werd me snel duidelijk dat ik hiervoor met experts moest gaan samenwerken."

Fitzgerald benaderde Tura na het evenement met een idee voor een kwantum-gerelateerd artikel, met het doel om kwantumteleportatie toegankelijker te maken voor middelbare scholieren. Fitzgerald heeft een geschiedenis met het gebruik van populaire cultuur zoals superhelden om complexe wetenschappelijke onderwerpen over te brengen, dus stelde hij voor om iets vergelijkbaars met Tura op te zetten voor kwantumteleportatie.

"Het gesprek verraste me maar was erg leuk", zegt Tura. "Het kostte Barry niet veel moeite om mij te overtuigen om mee te doen." En zo begon het verhaal van een kwantum-gerelateerde samenwerking met in de hoofdrol 's werelds drukste cadeautjes-brenger – de Kerstman!

Kwantuminformatie

Hoe heeft het duo kwantumteleportatie en de Kerstman aan elkaar gekoppeld? Voordat we de geheimen van hun kwantumcadeau 'uitpakken' en aan het licht brengen, is het goed om enkele aspecten van kwantumteleportatie te verduidelijken.

Kwantumteleportatie is een proces waarbij kwantuminformatie van het ene punt naar het andere kan worden overgebracht. Volgens Patrick Emonts, postdoctoraal onderzoeker die net als Tura verbonden is aan de Universiteit Leiden, kunnen we met deze technologie in de toekomst grote dingen voor elkaar krijgen.

"Kwantumteleportatie kan de manier veranderen waarop we in de toekomst informatie gaan delen. Maar ondanks de naam is de overdracht van kwantuminformatie niet hetzelfde als materieteleportatie," vertelt Emonts. "Wanneer mensen de term 'kwantumteleportatie' horen, denken ze vaak aan de mogelijkheid om mensen van de ene locatie naar de andere te verplaatsen, maar dat is iets heel anders."

Fitzgerald ziet deze misvatting niet als een obstakel. "Het creëert juist een perfecte kans om die misvatting op een leuke, vernieuwende manier recht te zetten door geschikte materialen voor de natuurkundelessen te ontwerpen."

Het verhaal van de Kerstman

Met dit in gedachten schreven Fitzgerald, Tura en Emonts een artikel waarin ze de wereld van kwantumteleportatie met de wonderlijke reis van de Kerstman hebben verbonden. "Hierin presenteren we een manier om kwantumteleportatie te onderwijzen met behulp van de Kerstman, en hebben we ook een werkblad ontworpen voor docenten dat daarbij aansluit", vertelt Fitzgerald.

Om de complexiteit van kwantumteleportatie uit te leggen, schetsen de onderzoekers een verhaal in drie delen waarin de Kerstman op kerstavond met behulp van kwantumteleportatie cadeautjes brengt in de vorm van boeken. "Boeken zijn een fysieke manier om informatie op te slaan in de vorm van woorden", vertelt Emonts. "Deze cadeautjes zijn daarom uitermate geschikt voor een verhaal over het overbrengen van kwantuminformatie. We hadden het proces ook voor andere soorten cadeaus kunnen beschrijven, maar dan zou het te complex worden."