Kvanttiteknologioissa

Kvanttiteknologioissa tarkoitetaan teknologioita ja järjestelmiä, jotka hyödyntävät kvanttifysiikan ilmiöitä tietojenkäynnissä, viestinnässä ja mittauksissa. Keskeisiä ilmiöitä ovat superpositio ja kvanttien välinen kytkeytyminen (entanglement), joiden avulla järjestelmät voivat olla useissa tiloissa samanaikaisesti ja tilat voivat vaikuttaa toisiinsa etäisyydestä riippumatta.

Pääalueet ovat kvanttitietokoneet, kvanttiviestintä, kvanttisensorointi ja kvanttimetrologia sekä kvanttikryptografia ja kvanttisimulointi. Kvanttitietokoneiden perusrakenne koostuu kubiteista, jotka voivat olla superpositiossa ja kytkeytyneitä toisiinsa. Tietojenkäynti perustuu tilojen interferenssiin ja kvanttilogikoihin. Keskeisiä haasteita ovat dekoherenssi ja virheenkäyttö, sekä järjestelmien skaalaaminen käytännössä. Eri fyysiset alustat ovat kehitteillä, kuten superjohtuvat kubitit, trapatut ionit sekä fotoniset kubitit ja piin nanoteknologian lähestymistavat.

Sovellukset ja vaikutukset: Kvanttilaskenta voi tulevaisuudessa tehostaa kemian ja materiaalitieteen simulointia sekä monimutkaisia optimointitehtäviä. Kvanttiviestinnässä voidaan hyödyntää kvanttiavainjakamista turvalliseen viestintään. Kvanttiset sensorit tarjoavat suurempaa tarkkuutta mittauksissa, esimerkiksi gravitaation ja magneettikenttien havaitsemisessa sekä aikamittauksessa.

Kansainvälinen kehitys on nopeatempoista, ja rahoitus sekä standardointi etenevät Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Aasiassa. Tutkimuksessa yhdistyvät sekä teollisuuden että akateemisen sektorin toimijat.