Kvanttisysteemeillä

Kvanttisysteemeillä viitataan luonnollisiin tai keinotekoisiin järjestelmiin, jotka osoittavat kvanttimekaniikan periaatteita. Näitä periaatteita ovat esimerkiksi superpositio, jossa systeemi voi olla useassa tilassa samanaikaisesti, ja lomittuminen, jossa kahden tai useamman hiukkasen tilat ovat kytkeytyneitä riippumatta niiden välisestä etäisyydestä. Kvanttisysteemit eroavat merkittävästi klassisista systeemeistä, jotka noudattavat klassisen fysiikan lakeja.

Yksinkertaisimpia kvanttisysteemejä ovat yksittäiset hiukkaset, kuten elektronit tai fotonit, joilla on kvantittuneita ominaisuuksia, kuten spin tai energia. Monimutkaisempia kvanttisysteemejä voivat olla atomit, molekyylit ja jopa suuremmat joukot hiukkasia, kuten suprajohteet tai Bose-Einstein-kondensaatit, jotka voivat ilmentää kollektiivisia kvantti-ilmiöitä.

Kvanttisysteemejä hyödynnetään useilla tieteen ja teknologian aloilla. Kvanttilaskennassa näitä systeemejä käytetään kvanttibittien eli kubittien toteuttamiseen, jotka mahdollistavat periaatteessa huomattavasti klassisia tietokoneita tehokkaammat laskutoimitukset tietyntyyppisille ongelmille. Kvanttisensoreissa hyödynnetään kvanttisysteemien herkkyyttä ulkoisille vaikutuksille erittäin tarkkojen mittausten tekemiseksi. Kvanttiviestinnässä kvanttisysteemejä käytetään turvallisten tiedonsiirtoprotokollien, kuten kvanttiavainten jakelun, kehittämiseen. Kvanttisysteemeihin liittyvän tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää paremmin luonnon peruslakeja ja kehittää uusia teknologioita, jotka perustuvat kvantti-ilmiöihin.