Kvanttilomittumisen testaamiseen ei ole oikotietä

​Kvanttifysiikka syntyi alkujaan atomimaailman ilmiöiden selittämiseksi. Nykyisin se on useiden teknologisten sovellusten taustalla.

Eräs olennaisimmista eroista klassisen arkipäivän maailman ja kvanttimaailman välillä on kvanttisysteemien kyky olla vahvasti kytkeytyneitä toisiinsa ilman vuorovaikutusta. Tätä ilmiötä kutsutaan kvanttilomittumiseksi. Lomittuminen on kvanttisysteemien tiloja koskeva ominaisuus. Kahden kvanttihiukkasen tilat pysyvät lomittuneena, vaikka hiukkaset vietäisiin kauas toisiinsa. Lomittuneissa tiloissa hiukkaset jakavat ominaisuutensa keskenään.

Kvanttilomittuminen on pohjana useille sovelluksille, joista tunnetuimpia ovat kvanttiteleportaatio ja kvanttisalaus. Kvanttilomittumista on tutkittu viimeisten 20 vuoden ajan hyvin laajalti sekä kokeellisesti että teoreettisesti.

Vaihtoehtoisia testausmenetelmiä etsitty turhaan

Kvanttilomittumisen merkityksen vuoksi kokeellisessa tilanteessa on usein olennaista selvittää, ovatko kaksi kvanttisysteemiä lomittuneet vai eivät. Lähtökohtaisesti kysymys on yksinkertainen, ja sen selvittämisen uskoisi onnistuvan yhdellä mittauksella.

– Nyt julkaistussa tutkimuksessamme olemme osoittaneet, että kvanttilomittumisen varmentaminen vaatiikin yllättäen koko systeemin täyttä tuntemista. Tulosten mukaan vaihtoehtoisia testausmenetelmiä on etsitty turhaan – oikotietä ei ole. Tässä mielessä voisi todeta, että kvanttikärpäsestä onkin tullut kvanttihärkänen, tutkimusta johtanut dosentti Teiko Heinosaari Turun yliopistosta sanoo.

Kvanttiteoriaa pitkään tutkinut Heinosaari on aiemmin julkaissut slovakialaisen kollegansa Mário Zimanin kanssa kirjan The Mathematical Language of Quantum Theory (Cambridge University Press, 2012). Heinosaari työskentelee Turun yliopiston kvanttifysiikan keskuksessa.

– Useiden systeemien yhtäaikainen mittaaminen saattaa mahdollistaa uudenlaisien testausmenetelmien käytön.  Näiden kehittäminen on tulevaisuuden haaste sekä teoreetikoille että kokeilijoille, Heinosaari sanoo.

>> Verifying the Quantumness of Bipartite Correlations

Teksti: Jussi Matikainen
Kuva: Matthias Weinberger

Asiasana:
Tagit:
Julkaistu 8.6.2016 10:20 ,  Päivitetty 8.6.2016 10:30

20014 Turun yliopisto, Finland
Puhelinvaihde: 029 450 5000

Henkilöhaku

Seuraa meitä: 
Facebook   Twitter   Instagram   Youtube   LinkedIn
Opiskelu Tutkimus Palvelut ja yhteistyö Yliopisto Tiedekunnat ja yksiköt Ajankohtaista Lahjoita
© Turun yliopisto