kvanttiinformaation

Kvanttiinformaation on tieto, joka tallennetaan, käsitellään ja siirretään kvanttimekaniikan ilmiöiden avulla. Sen perusyksiköitä ovat kvanttibittit eli kvanttibitti (qubit), joiden tila voi olla superpositiossa ja jotka voivat olla lomittuneita toisiin kvanttibitteihin. Toisin kuin klassiset bitit, jotka ovat aina 0 tai 1, kvanttibittien tilat ovat todennäköisyyksien kuvaamia superposicioita, ja mittaukset vaikuttavat tilaan.

Kvanttiinformaation käsittely perustuu yksikääsiin operaatioihin, jotka muuttavat kvanttitiloja deterministisesti ja palautuvat lopulta mittauksissa. Lomittuminen sallii tilojen väliset vahvat korrelaatiot, joita ei voi selittää pelkällä klassisella tilalla. Tämä antaa uudenlaisia mahdollisuuksia tiedon käsittelyyn ja viestintään.

Tärkeimpiä sovelluksia ovat kvanttitietokoneet, jotka voivat ratkaista tietyntyyppisiä ongelmia tehokkaammin kuin klassiset tietokoneet, ja kvanttiviestintä, jonka avulla tiedon siirto voi olla turvallisempaa esimerkiksi kvanttikäytösten avulla. Yhdessä kvanttiasioiden kanssa korostuu myös ei-kopioinnin teoreema, joka rajoittaa identtisten kopioiden tekemistä kvanttitiloista, sekä kvanttivirheenkorjaus, joka parantaa käytännön järjestelmien luotettavuutta.

Kvanttiinformaation tutkimus on sekä teoreettisesti että kokeellisesti vilkasta. Haasteina ovat järjestelmien herkkyys ympäristöhäiriöille (dekoherence) ja skaalautuvuuden saavuttaminen käytännön tasolle. Tutkimus etenee sekä perusyllyköiden syventämisen että sovellusrakenteiden rakentamisen suuntaan.