Kvanttitoistimien

Kvanttitoistimet ovat laitteita, jotka pystyvät kopioimaan kvanttitilan. Toisin kuin klassisessa tietojenkäsittelyssä, jossa tiedon kopiointi on suoraviivaista, kvanttitietoa ei voida kopioida täsmällisesti kvanttitoistamattomuuden periaatteen vuoksi. Tämä periaate estää jokaisen kvanttibitin tilan mittaamisen ja kopioimisen ilman, että alkuperäinen tila tuhoutuu. Kvanttitoistimet eivät siis luo täydellistä kopiota alkuperäisestä kvanttitilasta, vaan ne hyödyntävät olemassa olevia resursseja, kuten ennalta jaettuja lomittuneita tiloja ja klassista tiedonsiirtoa, luodakseen kopion, joka on identtinen alkuperäisen kanssa.

Toimintaperiaate perustuu usein kvanttilomittumiseen. Lomittumisen avulla kaksi tai useampi hiukkanen kytkeytyvät toisiinsa siten, että ne jakavat yhteisen kvanttitilan riippumatta niiden välisestä etäisyydestä. Kvanttitoistin hyödyntää tätä ilmiötä. Se ottaa yhden lomittuneen parin, yhdistää toisen hiukkasen kopioitavan kvanttitilan kanssa ja suorittaa mittauksen. Tuloksena saatu klassinen tieto lähetetään sitten vastaanottajalle, joka toisesta lomittuneesta hiukkasesta ja saamastaan klassisesta tiedosta rakentaa kopion alkuperäisestä kvanttitilasta.

Kvanttitoistimilla on potentiaalisia sovelluksia kvanttiverkoissa ja hajautetussa kvanttilaskennassa. Ne mahdollistavat kvanttitiedon siirtämisen ja jakamisen useiden kvanttitietokoneiden välillä ilman, että itse kvanttitietoa tarvitsee fyysisesti siirtää. Tämä on ratkaisevan tärkeää esimerkiksi kvanttiteleportaatiossa, jossa kvanttitietoa siirretään paikasta toiseen. Kvanttitoistimien kehitys on tärkeä askel kohti toimivia ja skaalautuvia kvanttiteknologioita.