Science & Technology
← Home
25 vuotta tiedemiesten ratkaisuyrittänyt ”kummituksellinen ilmiö” – ja miksi he lopulta onnistuivat

25 vuotta tiedemiesten ratkaisuyrittänyt ”kummituksellinen ilmiö” – ja miksi he lopulta onnistuivat

2026-09-30T21:25:31.169103+00:00

Tässä on fysiikkaan liittyvä outo ilmiö: atomien sisällä olevia pieniä hiukkasia hallitsevat säännöt, ja ne säännöt ovat outoja. Outoja siinä mielessä, että Einstein kutsui niitä ”kaukaisiksi avaruudellisiksi toimiksi”. Tarkoitan kvantti­kytkentää — ilmiötä, jossa kaksi hiukkasta on niin syvällisesti yhteydessä toisiinsa, että toiselle tapahtuva muutos vaikuttaa välittömästi toiseen, riippumatta niiden välisestä etäisyydestä.

Muistan, kun opin tästä ensimmäisen kerran yliopistossa, ja aivoni käytännössä oikosulki. Miten kaksi hiukkasta, jotka ovat universumin vastakkaisilla puolilla, voivat olla yhteydessä? Eikö tämän pitäisi olla mahdotonta?

No, Einstein ajatteli samoin. Hän ei pitänyt ilmiöstä. Hän uskoi, että hiukkasilla tulisi olla oma itsenäinen todellisuutensa, ja kvantti­kytkentä näytti rikkovan tätä arkijärkiseen käsitykseen perustuvaa ajatusta. Mutta tässä on pointti — vuosikymmenien kokeet ovat osoittaneet Einsteinin olleen väärässä. Kvantti­kytkentä on totta, se on outoa, ja se saattaa juuri olla seuraavan teknologisen vallankumouksen perusta.

Miksi tämä on merkityksellisempää kuin luulet

Kvantti­kytkentä ei ole vain fysiikan uteliaisuutta. Se on selkäranka nouseville teknologioille, jotka voivat mullistaa kaiken turvallisesta viestinnästä laskentatehoon, joka tekee tämän päivän supertietokoneista laskimia.

Ongelmana on, että kvantti­kytkennän todellinen käyttöönotto käytännön laitteissa on ollut erittäin hankalaa. On toinen asia osoittaa laboratorioolosuhteissa, että hiukkaset ovat kvantti­kytkennässä, ja toinen luotettavasti luoda, manipuloida ja tunnistaa tiettyjä kvantti­kytkennän tiloja käytännön sovelluksia varten.

Viimeiset 25 vuotta tutkijoilla on ollut luotettava menetelmä yhden tyyppisen kvantti­kytkennän tilan (kutsutaan GHZ-tilaksi) tunnistamiseksi, mutta toinen olennainen tyyppi — W-tila — on pysynyt itsepäisen vaikeasti määriteltävänä. Ajattele sitä niin, että sinulla on luotettava työkalu toisen tyyppiselle lukolle, mutta ei mitään toiselle yhtä tärkeälle.

Asti tähän päivään.

”Aha!”-hetki: symmetrian hyödyntäminen

Tässä kohtaa uudesta tutkimuksesta tulee aidosti jännittävää. Kyoton ja Hiroshiman yliopistojen tutkijat löysivat nerokkaan tavan tunnistaa W-tiloja hyödyntämällä niin kutsuttua syklisen siirtymän symmetriaa.

Selitän tämän ilman matemaattisia termejä.

Kuvittele, että sinulla on kolme fotonia (valohiukkasta), jotka ovat kvantti­kytkennässä W-tilassa. Kuvittele nyt, että voit siirtää niiden järjestystä toistuvassa syklissä — kuin pyörittäisit istuimia pyöreän pöydän äärellä — ja taustalla oleva kuvio pysyy tunnistettavana. Tätä symmetriaa tutkijat käyttivät ankkurinaan.

Tämän ominaisuuden avulla he suunnittelivat kvantti­kytkentä­piirin, joka voi käytännössä ”katsoa” kvantti­kytkennän tilaa ja selvittää, mikä se on, yhden ainoan mittauksen avulla, sen sijaan että perinteinen lähestymistapa vaatisi valtavia määriä dataa ja tilan rekonstruointia laskennallisesti.

Ero on kuin ero palapelin ratkaisemisen kokeilu- ja virheperiaatteella ja sen välillä, että joku handed sinulle vastauksen ja selittää, miten hän ties

#quantum entanglement #quantum teleportation #quantum computing #physics breakthrough #w state