Aalto-yliopiston tutkimusryhmä käytti kokeessa muutaman mikrometrin mittaisia rumpukalvoja alumiinista. Kuva: <span class="photographer">Mika Sillanpää / Aalto-yliopisto</span>
Aalto-yliopiston tutkimusryhmä käytti kokeessa muutaman mikrometrin mittaisia rumpukalvoja alumiinista. Kuva: Mika Sillanpää / Aalto-yliopisto

Lomittuneessa kvanttitilassa kaksi kappaletta jakavat toistensa ominaisuuksia, vaikka ovat erillään. Ilmiö todistettiin nyt Aalto-yliopistossa.

Tutkijat onnistuivat ensimmäistä kertaa todistamaan suoraan, että kvanttifysiikan kummalliset ilmiöt voivat toteutua myös arkimaailmassa.

Aalto-yliopiston ja Yhdysvaltojen mittatekniikan keskuksen ryhmät käyttivät apunaan pikkuisia rumpuja, jotka ne saivat värähtelemään täsmälleen samassa tilassa.

Kvanttimekaniikan termein rummut lomittuivat.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

”Tiedemaailmassa on keskusteltu paljon siitä, voidaanko kvanttimaailman ilmiöitä havaita myös meidän makroskooppisessa maailmassamme. Se on asia, jota tutkimuksessamme pyritään ymmärtämään”, sanoo Aalto-yliopiston professori Mika Sillanpää.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Kvanttimekaniikka on fysiikan osa-alue, joka selittää atomien ja alkeishiukkasten toimintaa. Näin pienessä mittakaavassa hiukkaset käyttäytyvät tavalla, joka on arkijärjen vastaista.

Tuoreiden tutkimusten tarkastelema lomittuminen on kvanttimaailman erikoisimpia ilmiöitä. Se tarkoittaa, että kahden erillään olevan hiukkasen välille voi syntyä haamumaista vuorovaikutusta, kuin näkymätön side.

Silloin hiukkasen tila riippuu toisen hiukkasen tilasta, vaikka ne olisivat kaukana toisistaan.

Science-tiedelehdessä julkaistuissa tutkimuksissa todistettiin, että tämä haamumainen vaikutus on mahdollinen paljon atomia suuremmilla kappaleilla.

Kumpikin ryhmä käytti alumiinisia pyöreitä rumpukalvoja, jotka vastasivat kooltaan noin viidesosaa hiuksen paksuudesta.

Paljaalla silmällä rumpuja on vaikea nähdä, mutta kvanttimaailman mitoissa ne ovat varsinaisia jättiläisiä: yksi rumpukalvo koostuu noin biljoonasta atomista.

Aalto-yliopiston koe toteutettiin Espoon Otaniemen kylmälaboratoriossa. Siellä rummut jäähdytettiin lähelle absoluuttista nollapistettä eli 273:a pakkasastetta.

Jäähdytys on välttämätöntä, sillä kvanttifysiikan ilmiöt ovat äärimmäisen herkkiä ympäristön häiriöille.

Kokeessa kaksi rumpukalvoa asetettiin pienen piisirun päälle. Tutkijat ampuivat rumpuja mikroaalloilla, jotka saivat rumpujen välissä olevat sähkömagneettiset ontelot värähtelemään.

Värähtely auttoi rumpuja ikään kuin havaitsemaan toisensa.

Sillanpään ryhmä löysi vihjeitä rumpujen lomittumisesta jo vuonna 2018 julkaistussa tutkimuksessaan.

”Tämä oli kuitenkin ensimmäinen kerta, kun lomittunut tila pystyttiin havaitsemaan suoraan.”

Yhdysvaltalainen ryhmä teki omat havaintonsa samaan aikaan kuin Aalto-yliopiston ryhmä, mutta Sillanpään mukaan suomalaiskoe oli askeleen verran kehittyneempi.

Siinä missä yhdysvaltalaisryhmä sai rumpunsa lomittumaan mikrosekunneiksi kerrallaan, Aalto-yliopiston kokeessa rumpuja pystyttiin pitämään lomittuneessa tilassa loputtomasti.

Hiukkasta suurempien esineiden lomittuminen on iso askel niin fysiikan perustutkimukselle kuin sen sovelluskohteille. Sillanpään mukaan lomittuminen on edellytys kvanttiteknologian läpimurrolle, esimerkiksi kvanttitietokoneille.

Kvanttitietokone on kehitteillä oleva laite, joka laskee tavallisten bittien sijaan kvanttibiteillä eli kubiteilla.

Toteutuessaan kvanttitietokoneen laskentateho ohittaisi kaikki mahdolliset supertietokoneet, sillä kubitit voivat laskea lukuisia laskuja rinnakkain.

”Jotta kvanttilaskentaa pystyttäisiin tekemään, kubitit pitää saada lomittuneeseen tilaan. Lomittuminen on siis kvanttitietokoneen perusedellytys.”

Käyttäjä27730
Seuraa 
Viestejä2

"Toteutuessaan kvanttitietokoneen laskentateho ohittaisi kaikki mahdolliset supertietokoneet, sillä kubitit voivat laskea lukuisia laskuja rinnakkain."

Tämä on bullshittiä.

Lukekaa joku perus populaari selitys mistä kvanttilaskennassa on kyse. Esim. tämä kvanttilaskennan professori Scott Aaronsonin kolumni:
https://www.quantamagazine.org/why-is-quantum-computing-so-hard-to-expla...

Päkinänkuoressa:

1. Kvanttitietokoneet ehkä päihittäisivät klassiset tietokoneet, mutta ainoastaan tietyissä ongelmissa joihin on olemassa tunnettu tehokas kvanttialgoritmi. Ei niiden laskentateho yleisesti ottaen tule ohittamaan supertietokoneita, ihan siitä syystä että kvanttitietokoneiden rakentaminen on ihan helvetin paljon vaikeampaa kuin klassisten tietokoneiden.

2. Kvanttilaskennassa ei ole kyse perustavalla tasolla rinnakkaislaskennasta, vaan siitä että joku tietty ongelma osataan laittaa sellaiseen muotoon, että interferenssi-ilmiön kautta aallonpituudet vuorovaikuttavat niin että lopputuloksena saadaan (todennäköisesti) laskennan oikea tulos.

Sisältö jatkuu mainoksen alla