Chemie vernietigt informatie net zo snel als zwarte gaten
Vernietiging van informatie: Concurrentie voor kosmische kwantummixers
Zwarte gaten zijn de ultieme 'kwantumblenders' – maar ze hebben concurrentie! Zelfs eenvoudige chemische reacties kunnen informatie met een vergelijkbare effectiviteit vernietigen.
© Traco / Stock.Adobe.com (uittreksel)
Informatie die in een zwart gat valt, wordt over de hele waarnemingshorizon uitgesmeerd.
Als de informatie de waarnemingshorizon van het zwarte gat overschrijdt, gaat deze verloren: binnen zeer korte tijd raakt de informatie verstrikt in de kwantuminformatie die daar achterblijft en ‘bevlekt’ het hele zwarte gat. Zwaartekrachtmonsters zijn de snelste en meest efficiënte “kwantumblenders” in het universum. Maar nu blijkt dat veel eenvoudiger systemen met hen concurreren.
Zoals gerapporteerd door een team onder leiding van Peter J. Woolens van de Rice University in Houston zegt dat informatie net zo snel verloren kan gaan bij chemische reacties als bij het passeren van een gebeurtenishorizon. Een vreemd kwantumeffect, ‘tunneling’, maakt plotseling enorme hoeveelheden willekeurige kwantumtoestanden mogelijk. Schrijf de experts in het gespecialiseerde tijdschrift “PNAS”. Dit betekent dat informatie in biljoensten van een seconde kan worden vernietigd.
De werkgroep gebruikte theoretische berekeningen om te bestuderen hoe deze kwantuminformatie zich gedraagt tijdens interactie. Dit is een belangrijke vraag in de fysische chemie: chemische reacties kunnen worden gecontroleerd door de toestand van de betrokken moleculen. Vanuit het perspectief van de kwantummechanica is een reactie geen reeks unieke toestanden, maar vertegenwoordigt ze eerder een heel landschap van toestanden die met verschillende waarschijnlijkheden kunnen worden gepostuleerd. Kwantuminformatie van de uitgangsdeeltjes is in deze mogelijkheden vervat.
Onder bepaalde omstandigheden wordt het relatief controleerbare landschap van staten en hun mogelijkheden plotseling een oncontroleerbare wereld van mogelijkheden. Dit gebeurt wanneer het chemische systeem koud en langzaam genoeg is om te kunnen ‘tunnelen’. Dit betekent dat het tussen twee toestanden transformeert, zelfs als het niet genoeg energie heeft voor deze transformatie. In de kwantummechanica kunnen dergelijke ‘onmogelijke’ transities ook met een lage waarschijnlijkheid plaatsvinden. Als dit zou gebeuren, zou kwantuminformatie over de begintoestand zich met de theoretisch hoogst mogelijke snelheid door het hele systeem verspreiden, zoals in een zwart gat.
Maar dit gebeurt niet altijd, en in tegenstelling tot zwarte gaten is het proces sterk afhankelijk van de omstandigheden. Wanneer een reactie plaatsvindt in een groot en complex systeem, bijvoorbeeld in water, Dan verzacht de omgeving het effect. In de scheikunde ben je zeker niet hulpeloos als het gaat om ontbrekende informatie. In principe kan de mate waarin informatie tijdens een chemische reactie wordt bewaard worden gecontroleerd – en dus ook de mate waarin chemische processen kunnen worden gecontroleerd en hoe effectief de gewenste producten kunnen worden verkregen. Dit is anders dan een zwart gat: als je erin valt, zal het altijd tot dezelfde uitkomst leiden – of je het nu leuk vindt of niet.
Sta Javascript toe om de volledige functionaliteit van Spektrum.de te behouden.