Kvanttiliitoksissa

Kvanttiliitoksissa tarkoitetaan tilaa, jossa kahden tai useamman hiukkasen tilat ovat vahvasti toisiinsa kytkeytyneitä siten, ettei niitä voi kuvailla erillisinä. Tällainen entangled-tila johtaa mittaustuloksiin, joiden korrelaatiot ovat voimakkaita ja ylittävät klassisen intuitiivisen selityksen. Kvanttiliitokset ovat olennainen osa kvanttimekaniikkaa ja voivat säilyä riippumatta etäisyydestä, kun kyse on kokonaisuuden tilasta.

Käytännössä tilat voidaan esittää matemaattisesti tilajoukkoina, kuten Bell-tiloina; esimerkiksi |Φ+> = (|00> + |11>) / √2 on klassinen esimerkki kahden kvanttitilan liitoksesta. Kun mitataan yhtä hiukkasta, toinen hiukkanen on ennakoitavissa tavalla, mutta yksittäisen mittauksen tulos on satunnaista, ja tilan kokonaisuus määrittää korrelaatiot. Tämä ilmiö ei salli nopeaa tiedon siirtämistä valon nopeuden yläpuolella, vaan noudattaa no-signalling-periaatetta.

Koevaikutukset ovat todennettavissa; Bellin epäyhtälöiden rikkominen osoittaa kvanttiliitoksia ei-lokalina ilmiönä. 1980–1990-luvun kokeet, kuten Aspectin ja myöhempien Weihsin sekä Panin toteutukset, ovat osoittaneet Bellin epäyhtälöiden voimakkaan rikkomisen. Myöhemmissä kokeissa on pyritty sulkemaan havaintoihin ja paikallisuuteen liittyviä mahdollisia puutteita, jolloin tulokset ovat yhä luotettavampia.

Sovellukset kattavat kvanttiteleportoinnin, kvanttitilukoituksen (QKD) ja tiiviskoodauksen, jotka lupaavat uutta turvallisuutta ja tehokkuutta viestintään sekä laskentaan. Kvanttiliitokset ovat keskeinen osa kvanttiteknologian sekä perustutkimuksen kehitystä.

Historiassa kvanttiliitokset nousivat esille EPR-asiakirjoissa 1935 ja Schrödingerin kuvauksissa, sekä Bellin teoreemien kautta 1960-luvulla. Nykyään ne muodostavat keskeisen osan kvantti-informaation tutkimusta ja sovelluksia.