Kvanttisignaaleja

Kvanttisignaalit ovat signaaleja, joiden informaatio on koodattu kvanttisissa tiloissa. Toisin kuin klassiset signaalit, kvanttisignaalit voivat olla superposisiossa ja niitä voivat sitoa yhteen entanglementin avulla. Tämä antaa mahdollisuuden kokeellisesti hyödyntää kvanttimekaniikan perusilmiöitä viestinnässä ja mittauksissa sekä tuottaa ominaisuuksia, joita klassisilla signaaleilla ei voi saavuttaa.

Käytännössä kvanttisignaaleja välitetään usein fotoneina. Erilaiset kvanttitiltat voidaan toteuttaa esimerkiksi fotonien polarisaation, aikabiinien (aikasidonnaiset tilat), taajuuden tai muiden ominaisuuksien avulla. Kvanttisignaalien vastaanotto ja havaitseminen perustuvat kvanttillisille mittauksille, joiden tulos on todennäköisyyksien tuottama. Signaalin säilymisen kannalta tärkeät tekijät ovat decoherence ja häviöt, joita esiintyy erityisesti matkan aikana valokuituverkossa tai vapaassa tilassa.

Kvanttisignaaleilla on useita keskeisiä sovelluksia. Yksi merkittävimpiä on kvanttiavoinen salaus eli kvanttitietoliikenne (QKD), jolla voidaan luoda turvallisia avaimia hyödyntämällä kvanttien tasaista havainnointia. Muita esimerkkejä ovat kvanttitteleportaatio, jolla kvanttitila voidaan siirtää etäälle entangled-tilojen kautta, sekä kvanttinen mittaus- ja sensorointi, jossa kvanttihäiriöt ja kvasikontrolloidut tilat parantavat mittaustarkkuutta.

Tällä hetkellä kvanttisignaalien tutkimus ja testaukset etenevät sekä laboratorio- että käytännön verkkojen tasolla, ja kehitys kohdistuu luotettavuuteen, kantamaan sekä kvanttirele-ystävällisiin välineisiin.