Kuva: Corbis RF.
Kuva: Corbis RF.

Kvanttitietokoneet saavat pian lisäpotkua tällaisista fotonipareista.

Illoinoisin yliopiston professori Paul Kwiat kumppaneineen on valmistanut ensimmäisen hyperlomittuneen hiukkasparin, fotoniparin, joiden jokainen kvanttiominaisuus on lomittunut. Hiukkasten tilojen lomittuminen tarkoittaa sitä, että muutettaessa toisen hiukkasen tilaa (tai luettaessa sitä) toisen tila muuttuu automaattisesti samaksi. Muutos tapahtuu viiveettä riippumatta hiukkasten välimatkasta.

Kwiat tutkimusryhmineen valmisti hyperlomittuneita fotonipareja menetelmällä, jossa kahdesta optisesta kiteestä tehtyyn ”voileipään” osuva yksittäinen fotoni hajoaa kahdeksi vähemmän energiaa omaavaksi fotoniksi. Aikaisemmin fotoni on ohjattu yksikerroksiseen kiteeseen. Näin on valmistunut pareja, joiden yksi tai kaksi kvanttitilaa ovat lomittuneet. Ylimääräinen kerros lisää lomittuneiden tilojen määrää.

Suuren yleisön tietoon lomittuneet hiukkaset tulivat vuonna 1997, kun itävaltalainen Anton Zeilinger käytti niitä ns. teleportaatioon, jossa hän siirsi fotonin yhden kvanttitilan toiseen.

Kvanttitietokoneissa tieto tallennetaan kvanttibitteihin, joiden kvanttitiloilla on kaksi arvoa yhtä aikaa. Niinpä niillä voidaan suorittaa useampi laskutoimitus kerrallaan. Jos tiedontallennus perustuu fotoneihin. Kuhunkin hyperlomittuneeseen fotoniin voidaan tallentaa monta kvanttibittiä. Näin tarvittavien fotonien määrä laskee ja tilanteen hallinta helpottuu. Kwiatin tutkimustulos julkaistaan Physical Review Letters -tiedelehdessä.