Kvanttiteleportaatio

Kvanttiteleportaatio on prosessi, jossa kvanttitieto siirretään yhdestä kvanttisysteemistä toiseen kaukaiseen järjestelmään ilman, että itse fyysinen partikkeli tarvitsee kulkea matkaa. Siirto perustuu kvanttientanglementtiin kahden osapuolen välillä sekä klassiseen viestintään. Tila, joka halutaan siirtää, muuttuu alkuperäisestä järjestelmästä vastaanottavaan järjestelmään siten, että vastaanottava järjestelmä saa täsmälleen saman tilan kuin alun perin, kun oikea esivaihe suoritetaan.

Käytännössä kaksikko, usein nimetty Alice ja Bob, jakaa etukäteen entangledin kvanttiparin. Alice suorittaa Bell-tason mittauksen osittain siirrettävän qubitin kanssa omalla puolikkaallaan entangled-paria. Mittauksen tulos tuottaa kaksi klassista bittiarvoa, jotka hän välittää Bobille. Bob käyttää vastaanottamassa olevalla qubittillaan oikeaa Pauli-korjausriippuvaa toimintoa (esimerkiksi X- ja Z-käsittelyitä) palauttaakseen alkuperäisen tilan. Tämän seurauksena kvanttitila on siirtynyt kohti.

Kvanttiteleportaatio ei mahdollista nopeampaa kuin valonnopeutta tapahtuvaa informaation siirtoa, koska klassinen tiedonvälitys on välttämätöntä mittaustulosten siirtämiseksi. Lisäksi se noudattaa no-cloning-lakia, eikä alkuperäinen tila pysy jäljellä mitenkään ennen korjausta; mittaus tuhoaa alkuperäisen tilan. Teleportaatiota käytetään kvanttiverkostoissa, kvanttiviestinnässä ja hajautetussa laskennassa, ja sen toteutukset ovat kehittyneet sekä fotonien että muiden järjestelmien tasolla. Haasteina ovat entanglementin jakaminen ja säilyttäminen sekä häviöiden ja dekoherenssin hallinta; ratkaisuna kehitetään muun muassa kvanttirepeattoreita.

Ensimmäinen kokeellinen todistus kvanttiteleportaatiossa julkaistiin vuonna 1997, ja siitä eteenpäin kokeelliset demonstraatiot ovat laajentuneet lyhyistä etäisyyksistä aina kaukaisille matkoille sekä satelliittipohjaisiin kokeisiin.