kvanttotomografia

Kvanttitomografia on kvanttitietokoneiden ja kvanttisensoreiden kehittyvä teknologia, joka mahdollistaa kvanttitilojen ominaisuuksien mittaamisen ja rekonstruoinnin. Se on kvantti-informaatiotieteiden osa-alue, joka lainaa periaatteita klassisesta tomografiasta, kuten tietokonetomografiasta, mutta soveltaa niitä kvanttimaailmaan. Klassisessa tomografiassa kuvantamiskohteesta otetaan useita projektiokuvia eri kulmista, ja näistä kuvista rekonstruoidaan kolmiulotteinen kuva. Kvanttitomografiassa vastaava prosessi koskee kvanttitilojen kuvaamista.

Kvanttitomografiaa tarvitaan, koska kvanttitiloja ei voida suoraan havaita tai mitata ilman niiden häiritsemistä. Kvanttijärjestelmän tilaa kuvataan todennäköisyysjakaumalla, ja kvanttitomografia pyrkii määrittämään tämän jakauman tarkasti. Tämä tehdään suorittamalla useita mittauksia samanlaisilla kvanttijärjestelmillä, jotka ovat samassa alkutilassa. Jokainen mittaus antaa vain osittaista tietoa kvanttitilasta, mutta yhdistämällä riittävä määrä mittaustuloksia voidaan kvanttitilan täydellinen kuva rekonstruoida.

Tekniikkaa käytetään erityisesti kvanttitietokoneiden ja kvanttisensorien kehityksessä ja karakterisoinnissa. Kvanttitietokoneissa kvanttitomografian avulla voidaan varmistaa, että kvanttibitit eli kubitit ovat oikeassa tilassa ja että suoritetut kvanttioperaatiot ovat tarkkoja. Kvanttisensoreiden suorituskyvyn testaamisessa ja optimoinnissa kvanttitomografia on myös keskeisessä roolissa. Tulevaisuudessa kvanttitomografia voi löytää sovelluksia myös esimerkiksi kvanttiviestinnässä ja kvanttikryptografiassa.