Het boek Waarom niemand kwantum begrijpt en iedereen er toch iets over moet weten van Frank Verstraete en Céline Broeckaert is een groot succes en niemand begrijpt goed waarom.
Het boek is een echte bestseller. Intussen is het toe aan de elfde druk. Er gingen al 18.000 exemplaren over de toonbank, alleen in het Nederlands. Tegen juni verschijnt ook een Engelse versie en er komen ook nog Franse, Duitse, Spaanse, Italiaanse, Chinese en Koreaanse vertalingen. “Maar we geven dan ook veel lezingen en optredens. Ik maak podcasts. Daarbij zing ik een kwantumliedje. We overwegen om ook een luisterboek te maken voor kinderen”, zegt Céline Broeckaert.
Combinatie van talent
“Die grote oplage toont in de eerste plaats aan dat er een grote interesse is van het publiek voor de materie. Ik ben er van overtuigd dat kwantumfysica een onmisbaar deel is van onze cultuur. En ik stel vast dat mensen uit het brede publiek erg geïnteresseerd zijn om hier meer over te weten, net zoals ze lezen over muziek of literatuur”, zegt Frank Verstraete.
Voor het schrijverskoppel lijdt het geen twijfel dat net de combinatie van hun beide kwaliteiten tot het succes heeft geleid. De expertise over kwantumfysica van Frank Verstraete staat buiten kijf: professor in Cambridge en Gent en laureaat van de Francqui-prijs (de Belgische Nobelprijs). Maar toen hij een eerste versie van het boek alleen had geschreven, raakte dat nooit uitgegeven. Intussen ontmoette hij Céline Broeckaert. Samen zijn ze opnieuw begonnen mét het voornemen om geen formules of wiskunde te gebruiken. Toch was het niet eenvoudig. De materie is zo complex dat de schrijfster en actrice vele zaken niet begreep. “Maar ik ook niet”, zegt de professor.
Kwantummechanica is de wetenschap van subatomaire deeltjes of kwanta. Op die allerkleine schaal gedragen deeltjes zich niet zoals wij zintuiglijk kunnen waarnemen. Deeltjes worden golven. Materie wordt een veld. “Dat is vaak heel contra-intuïtief: als je het ene verwacht, dan gebeurt het andere. Ik heb dat moeten loslaten en ermee leren omgaan dat ik niet alles begrijp. Tegelijk werk ik verder aan een betere taal om de wereld van de kwantumfysica te beschrijven. En dat is de wiskunde”, zegt Frank Verstraete.
Praktische toepassingen vragen tijd
De kwantumfysica blijft enerzijds een groot mysterie, toch zijn er heel wat praktische toepassingen van de theorie. De GPS, lasers, MRI-beeldvorming, de transistor… ze zouden allemaal niet bestaan zonder de kwantumtheorie. Het zijn ook die toepassingen die de interesse van het publiek wekken. “Het duurde meer dan twintig jaar om vanuit de theorie de transistor te realiseren. Die uitvinding heeft wel tot de exponentiële ontwikkeling van de informatica geleid”, zegt Frank Verstraete.
“Het zal nog even duren voor er een werkende supercomputer komt”
Het principe van de laser werd zelfs al door Albert Einstein voorspeld, maar ook die ontwikkeling nam heel veel tijd in beslag. Een gelijkaardige situatie ziet Frank Verstraete nu bij de recente berichten over de kwantumcomputer. Google kondigde onlangs een doorbraak aan met de bouw van een computer die een complexe berekening oneindig veel sneller kon realiseren dan een klassieke supercomputer. Tegelijk liet de internetgigant weten dat het nog even zou duren voor er een commerciële versie van het toestel zou komen. “Het duurt altijd nog tien jaar. Al mijn hele loopbaan hoor ik dezelfde voorspelling. Het zal nog even duren voor er een werkende supercomputer komt. De uitdagingen zijn dan ook zeer groot”, zegt Frank Verstraete.
Hij wijst enerzijds op de technische uitdagingen. Kwantumberekeningen zijn erg gevoelig voor storingen door stralingen. De computer moet dus volledig afgeschermd worden tegen elke vorm van radiatie. En dan nog kan het niet helemaal vermeden worden. “Er treedt dan nog altijd ruis op die fouten veroorzaakt in de berekeningen van de qubits. In de klassieke informatica los je dat op door redundantie: je laat dezelfde berekening maken door meerdere eenheden tegelijk. Zo doen ze dat ook in de kwantumcomputer van Google die beschikt over een honderdtal qubits. Voor een praktisch werkende kwantumcomputer heb je echter meer dan 1000 qubits nodig”, zegt Frank Verstraete.
Niet voor u en ik
Die kwantumcomputer is ook alleen maar geschikt voor zeer ingewikkelde berekeningen. Die zal nooit een toepassing vinden in onze laptops of smartphones. “Maar die zal wel sneller gesofisticeerde medicijnen kunnen ontwikkelen, chemische reacties simuleren, nieuwe materialen ontdekken, enzovoort”, zegt Frank Verstraete. “Je moet het zien alsof je dan een universeel laboratorium hebt waarin je de hele wereld kan nabootsen in een computer en daarmee dan experimenteren”, zegt Céline Broeckaert.
Supergeleiding
Een andere praktische toepassing van kwantumfysica die de toekomst van onze wereld kan bepalen is supergeleiding. Met supergeleiding op kamertemperatuur zou er geen energie meer verloren gaan bij het transport van elektriciteit. Dat zou een enorme impact hebben op stroomverbruik, batterijen enzovoort. Dat is theoretisch mogelijk, maar in de praktijk toch zo moeilijk te realiseren. Nu kan supergeleiding alleen op heel koude temperatuur. Nog onlangs was er een bericht dat een Koreaan supergeleiding op kamertemperatuur had gerealiseerd. Dat bleek uiteindelijk niet te kloppen. “Toch denken we dat het kan. In de wereld van de elektronen – die normaal functioneren op een temperatuur van meer dan 10.000 graden celsius – benadert 20°C eigenlijk het absolute nulpunt”, zegt Frank Verstraete.
