sammanflätning

(tyska Verschränkung, engelska entanglement) – i kvantfysik: det att två partiklar (vanligen fotoner) beter sig som om de hängde ihop, trots att detta verkar vara omöjligt. – Om man mäter en egenskap hos den ena, till exempel polarisering, vet man därmed automatiskt vilket resultat man får om man mäter samma tillstånd hos den andra. (Man får det motsatta eller komplementära tillståndet: om den ena är polariserad lodrätt är den andra polariserad vågrätt.) Detta kan verka lättförklarligt (fotonerna har varit sådana hela tiden), men enligt kvantfysikens lagar har fotonerna inte något bestämt tillstånd förrän man faktiskt mäter. Detta har visats matematiskt. Fotonerna har alltså inte något ”dolt tillstånd” som realiseras vid mätningen, utan båda reagerar samtidigt på samma mätning, trots avståndet. – Ett vanligt sätt att testa sammanflätning är att sända en foton in i en viss typ av kristall. När fotonen träffar kristallen uppstår två sammanflätade fotoner som lämnar kristallen i varsin riktning. Eftersom fotoner definitionsmässigt rör sig med ljusets hastighet och eftersom ingen information kan förmedlas snabbare än ljuset finns det inget sätt för den foton som mäts att ”tala om” för den andra fotonen vad som hänt. Ändå är detta vad som tycks hända. Allt som påverkar den ena fotonen påverkar omedelbart den andra. Sammanflätning är dock inte ett särskilt stabilt tillstånd. – Sammanflätning används i så kallad kvantkryptering, eftersom det gör att tjuvlyssning upptäcks omedelbart. Varje försök att mäta den ena fotonens tillstånd märks på den andra sammanflätade fotonen, men mer troligt är att avlyssningen leder till att sammanflätningen upphör, vilket också märks omedelbart.

[kvant] [ändrad 6 augusti 2020]

kvantdator

(quantum computer) – experimentell dator­typ som gör beräkningar med hjälp av fenomen från kvantfysiken, och som i fram­tiden kan bli mycket kraft­full. – Lite förenklat kan en kvant­dator med en processor be­arbeta många tal samtidigt. Mer precist: utföra samma be­räk­ning på många tal sam­tidigt. En klassisk dator måste däremot ta ett tal åt gången (såvida den inte har flera processorer). Kvantdatorer skulle därför radikalt snabba upp vissa typer av tidskrävande beräkningar. Många (men inte alla) så kallade NP‑fullständiga problem kan lösas mycket snabbare av en kvantdator än med en klassisk dator, men andra NP‑fullständiga problem skulle i praktiken ändå vara olösliga – det skulle ta tusentals år att lösa dem, även med en kvantdator. Enkla beräkningar kan däremot gå snabbare med en traditionell dator än med en kvantdator. En relativt lättfattlig förklaring från 2021 av kvantdatorexperten Scott Aaronson i tidskriften Quanta finns på denna länk.   – Den första som spekule­rade i möjligheten att konstruera kvantdatorer var nobelpristagaren Richard Feynman†. Algoritmer för programme­­ring av kvant­datorer utvecklades på 1990‑talet av den amerikanska mate­ma­tikern Peter Shor (länk), läs mer här och här. – Läs också om programspråken Quipper och Q#. – Kvantdatorer bygger på att materiens minsta be­stånds­delar, främst elektroner och fotoner, tycks kunna befinna sig i två oförenliga tillstånd på samma gång, till exempel två spinn samtidigt (superposition). En elektron i det tillståndet kan i en kvantdator därför stå för 1 och 0 på samma gång (men se Aaronsons artikel). Motsvarigheten till en bit (1 eller 0) i en vanlig dator heter i kvantdatorer qubit eller kvantbit – 1 och 0. – I en vanlig dator står ett tiosiffrigt binärt tal för ett av talen 0–1 023, men i en kvant­dator står motsvarande tal (tio kvantbitar) för alla tal från 0 till 1 023. Under rätt omständig­heter kan kvantdatorn vara i ett tillstånd där den verkar bearbeta alla dessa tal parallellt. – Läs också om Quantum in the cloud och IBM Quantum experience. – I augusti 2019 publicerade den amerikanska rymdflygstyrelsen NASA en artikel, skriven av Eleanor G Rieffel i samarbete med forskare på Google, där det beskrevs en testning av en kvantdator. Nasa tog bort artikeln efter några dagar, men den finns kopierad på denna länk. Det var en artikel om Googles påstådda lyckade demonstration av kvantsuveränitet (quantum supremacy) som av misstag hade publicerats i förtid. – IDG:s artiklar om kvantdatorer: länk.

[experimentell teknik] [kvant] [kvantdatorer] [ändrad 14 juni 2021]

Quantum in the cloud

(tidigare Qcloud) – ett projekt som ger intresserade möjlighet att pröva på en kvant­dator genom internet. – Pro­jektet drivs av universitetet i Bristol i England (bristol.ac.uk). Syftet är att intresserade ska få öva sig i programme­ring av kvant­datorer innan sådana blir vanliga. Man kan först köra experiment på en simulerad kvantdator. Därefter kan man köra samma experiment på en riktig kvantdator (länk) och jämföra utfallet. – Se Bristol‑uni­ver­si­tetets webb­plats (länk). – Läs också om IBM Quantum experience.

[forskning och experimentell teknik] [kvantdatorer] [ändrad 16 december 2017]

Quipper

ett programspråk för kvantdatorer. – Quipper kan hantera kvantdatorernas förmåga att räkna med qubitar, alltså värde­bärare som står i två oförenliga till­stånd samtidigt och därför kan representera både 1 och 0. Språket har utvecklats av Peter Selinger (länk)Dalhousie university i Halifax i Kanada. Det är baserat på ett annat programspråk, Haskell. – Läs mer här.

[kvantdatorer] [programspråk] [ändrad 16 april 2019]

quantum key distribution

kvantnyckeldistribution – utbyte av krypteringsnycklar med skydd mot avläsning, baserat på kvantfysikens principer. – Nycklarna överförs kodade på enskilda fotoner i optisk fiber eller med laser genom luft. Det är då fysiskt omöjligt för tredje part att avläsa eller påverka fotonernas information utan att det märks. Överföringen bryts också om någon försöker avläsa den. – Tekniken används för att överföra krypteringsnycklar för engångsbruk, inte för att överföra hela meddelanden. Varje nyckel används sedan bara för att kryptera ett enda meddelande. Det överförs på vanligt sätt och dekrypteras av mottagaren med samma nyckel. Det är alltså bara nyckeln som skyddas av kvantkrypteringen. För att kryptera nästa meddelande överför man en ny kvantnyckel. – Förkortas QKD.

[kryptering] [kvant] [ändrad 25 februari 2022]

tunnling

– svenskt ord för engelska tunneling:

  1. – i datornätverk, se tunnel;
  2. – i kvantfysik: det att elektroner tycks förflytta sig från ena sidan av ett isolerande skikt till den andra sidan trots att de inte borde kunna passera genom skiktet. (Ifall det är ”samma” elektron före och efter passagen går inte att avgöra, eftersom elektroner inte kan skiljas från varandra, men det försvinner en elektron på ena sidan och dyker upp en på den andra sidan.) – Tunnling blir vanligare ju tunnare det isolerande skiktet är och försvårar därför miniatyriseringen av elektroniska kretsar.

[datakommunikation] [kvant] [ändrad 16 december 2020]