Kvanttivahvistinasema

kvanttisalauksen tekniikka

Kvanttivahvistinasema[1][2] tai kvanttitoistin[2] (lyhennettynä kvanttivahvistin) on yksi kvanttisalauksen orastavista teknologioista[2][3]. Ongelmana nykyisissä kuituoptisissa kaapeliverkoissa joissa pyritään käyttämään kubitteja on, että niissä käytetään vahvistimia noin 30 km välein. Kvanttisignaalin vahvistaminen edellyttää mittaamista ja väistämättä myös sen tilan häirintää. Tällöin kubitin ominaisuudet tuhotuvat.[3]

Mitä pidempi kuituoptinen kaapeli on sen enemmän siinä tapahtuu häviötä fotonien määrässä. Kaapeleissa tapahtuu myös spontaania laukeamista, mikä tarkoittaa, että ilmaisimet laukeavat satunnaisesti itsestään. Tämä yhdistettynä normaaliin häviöön tekee pitkän matkan kvanttiviestinnän hankalaksi.[3]

Yksi ratkaisu tähän on kvanttivahvistinasemien kehittäminen. Ne käyttävät lomittuneiden hiukkasten ei-lokaaleja ilmiöitä kvanttikanavien parantamiseen ja voivat mahdollisesti poistaa etäisyysrajoituksen kvanttisignaaleilta. Muina ratkaisukeinoina on se, että tehdään kvanttiavaimia jokaiselle asemalle. Haittana on, että jokainen vahvistinasema on altis salakuuntelulle.[3]

Kolmantena vaihtoehtona on lähettää signaalit avaruusteitse ja peilata ne satelliitilta toiselle. Haittana tässä lähestymistavassa on ilmakehässä tapahtuva siroaminen.[3]

Lähteet

muokkaa
  • Azuma, Koji; Tamaki, Kiyoshi; Lo, Hoi-Kwong: All-photonic quantum repeaters. Nature Communications, 15.4.2014, 6. vsk. Nature Communications. doi:10.1038/ncomms7787. Artikkeli. Viitattu 21.20.2015. (englanniksi)
  • Bäuml, Stefan; Christandl, Matthias; Horodecki, Karol; Winter Andreas: Limitations on quantum key repeaters. Nature Communications, 23.5.2015, 6. vsk. Nature Communications. doi:10.1038/ncomms7787. Artikkeli. Viitattu 21.20.2015. (englanniksi)
  • Yamamoto, Yoshihisa: The Quantum Optical Repeater. Science, 11.3.1994, 263. vsk, nro 5152, s. 1394–1395. Science. doi:0.1126/science.263.5152.1394. Artikkeli. Viitattu 21.20.2015. (englanniksi)
  • Klein, Alexander; Dorner, Uwe; Alves, Carolina Moura; Jaksch, Dieter: Robust implementations of quantum repeaters. Physical Review A, 23.1.2006, 73. vsk, nro 012332, s. 1394–1395. Physical Review A. doi:10.1103/PhysRevA.73.012332. Artikkeli. Viitattu 21.20.2015. (englanniksi)

Viitteet

muokkaa
  1. Brown, Julian, Kvanttitietokone (2001), alaluku: ”6. Yksityisyys menetetään, yksityisyys palautetaan” sitaatti s. 205: ”Kolmas selkeä mahdollisuus, joka voi syntyä yrityksistä rakentaa kvanttilogiikkapiirejä, on aitojen kvanttivahvistinasemien rakentaminen.”
  2. a b c Zeilinger, Anton: ”Kvanttitietokoneiden yhdistäminen”, ”Lomittumisen teleportaatio”, Fotonien tanssi: Einsteinista kvanttiteleportaatioon. Sitaatti, s. 227–228: ”Kvanttivahvistin olisi ihanteellinen ratkaisu. […] Ongelmana kuitenkin on, ettei kvanttitiloja voida vahvistaa. Kuten aikaisemmin todettiin, tämä johtuu siitä, että kvanttitiloja ei voida kloonata. Niinpä teleportaatioketjussa käytetyt väliasemat, […] eivät ole kvanttisignaalin vahvistimia, vaan pikemminkin toistimia, joilla on kaksi tarkoitusta. Ensinnäkin ne mittaavat Bellin tilan ja sen seurauksena teleportoivat lomittumisen kauas. Toiseksi erittäin pienet minikvanttitietokoneet puhdistavat kvanttitilat, korjaavat lähetysvirheet ja korvaavat menetetyt fotonit rinnakkaisilla lomittuneilla tiloilla. Kokeissa on jo todettu joitakin kvanttitoistimen rakentamisessa välttämättömiä perusperiaatteita. Tällä hetkellä täydellinen toistinasema ei ole vielä teknisesti toteutettavissa.”. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra Cognita, 2011. ISBN 978-952-5697-47-6.
  3. a b c d e Brown, Julian: ”Valitse K niin kuin kubitti”, ”6. Yksityisyys menetetään, yksityisyys palautetaan”, Kvanttitietokone, s. 201–205. (Minds, machines and the multiverse: The quest for the quantum computer, 2000). Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra cognita, 2001. ISBN ISBN 952-5202-42-9.
Tämä tietotekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.