kvanttientanglementtiin

Kvanttientanglementti on ilmiö, jossa kahden tai useamman kvanttijärjestelmän tilat ovat niin tiiviisti sidoksissa toisiinsa, että kokonaisjärjestelmän tila ei voi olla pelkästään yksittäisten osien tilojen kertolasku. Entangled-tilat tuottavat mittaustuloksia, jotka ovat toisiinsa korreloituneita riippumatta mittausetäisyydestä. Tämä eroaa klassisista tilakokonaisuuksista, joissa osien tilat ovat itsenäisesti määriteltävissä.

Kvanttientanglementin taustalla on sekä teoria että kokeelliset havainnot. Ensimmäinen tunnettu pohdinta ilmestyi EPR-paradoksin (Einstein, Podolsky ja Rosen, 1935) yhteydessä, jossa kiinnitettiin huomiota kvanttikorrelaatioiden mahdolliseen epäselvyyteen. Vuonna 1964 John Bell esitti epäyhtälöt, joiden avulla paikallinen realismi voidaan testailla kokeellisesti. Useat kokeet ovat osoittaneet, että Bellin ehtojen rikkoontuminen on mahdollista, mikä tukee entanglementin todellisuutta ja kvanttifysikaalista ei-lokaliteettia.

Koeelliset havainnot ovat monimutkaisissa järjestelmissä olleet erityisesti fotoneiden parien sekä muiden hiukkasparien avulla. Yleinen tuotantomenetelmä on spontaani parametristä down-conversion, jonka avulla syntyy toisistaan riippuvia tiloja. Monissa kokeissa on saavutettu pitkät etäisyydet ja korkea mittausvahvuus.

Sovellukset kattavat kvanttiviestinnän ja -laskennan keskeiset osa-alueet. Kvanttiteleportaatio, superdense coding ja kvanttikryptografia (QKD) hyödyntävät entanglementtia tiedon nopeammassa tai turvallisemmassa käsittelyssä. Esimerkiksi Ekertin protokolla rakentuu mittauksista perustuviin korrelaatioihin.

Rajoitteet liittyvät ympäristön dekohereenssiin, joka heikentää entanglementtia ajan myötä ja rajoittaa käytännön skaalautuvuutta. Tutkimus keskittyy parempiin tiloihin, suojaukseen ja virheenkorjausmenetelmiin sekä pitkäaikaisiin, kestävillä olosuhteilla toimiviin kvanttijärjestelmiin.