Kello Viiden Kvanttitee

Kvanttilaskennassa pyritään manipuloimaan kvanttitietokoneen kubitteja tavalla, jolla tietyissä laskennallisissa tehtävissä saadaan laskettua tulos nopeammin tai paremmin kuin mihin klassiset tietokoneet pystyvät. Kvanttitietokoneella informaation prosessointi tapahtuu parhaimmillaan siis tehokkaammin kuin klassisella vastineellaan. Monet laskennalliset tehtävät kuitenkin vaativat kvanttitietokoneen alkutilan alustamisen tiettyyn lähtötilaan. Kuinka informaatiota saadaan kvanttitietokoneseen ja mitä rajoituksia tähän liittyy? Aiheesta tulee puhumaan Quanscient Oy:n kvanttitutkija ja Jyväskylän yliopiston tutkijatohtorialumni Oskari Kerppo.

Kvanttifysiikan avulla kuvataan ja ennustetaan tietynlaisten fysikaalisten systeemien ominaisuuksia. Sinänsä on ihan ymmärrettävää, että atomien fysiikka saattaa olla erilaista kuin jalkapallojen fysiikka. Mutta onko kvanttifysiikka jollakin tavalla keskeinen todellisuuden käsitteellisen ymmärtämisen kannalta? Mitä arkikäsityksiä kvanttifysiikka haastaa? Mikä on nykykäsityksemme kvanttitodellisuuden luonteesta? Tässä kvanttiteen tapaamiskerrassa ei ainakaan kysymykset lopu kesken.

Informaatio ja kvanttifysiikka todellakin liittyvät toisiinsa! Informaatio tarvitsee aina jonkin kantajan. Esimerkiksi sanomalehti kuljettaa paljon tietoa. Kun informaation kantajana on kvanttifysikaalinen kappale, muuttuu informaatio kvantti-informaatioksi. Kvantti-informaatiota voidaan prosessoida eri tavoin kuin tavallista informaatiota. Tällä Kvanttiteen kerralla puhumme kvantti-informaation erityisominaisuuksista ja tarkastelemme sen prosessointia kvanttiporttisimulaattorin avulla.

Leluteoriat ovat yksinkertaistettuja teoreettisia malleja, joita käytetään kvanttimekaniikan perusteiden tutkimuksessa. Niiden tarkoituksena on havainnollistaa ja tutkia kvanttimekaniikan erilaisia ominaisuuksia, kuten kvanttimekaniikan ja klassisen mekaniikan eroja sekä niiden vaikutusta erilaisiin informaationkäsittelytehtäviin. Leluteoria ei välttämättä kuvaa mitään todellista fysikaalista systeemiä, mutta se voi silti olla hyödyllinen teoreettinen työkalu. Kello Viiden Kvanttiteessä leluteorioista kertoo Jyväskylän yliopiston tutkijatohtori Leevi Leppäjärvi. Leevi on erikoistunut kvanttimekaniikan teoreettiseen tutkimukseen leluteorioiden avulla ja erilaisiin kvanttiteorian perusteita koskeviin kysymyksiin.

Monet arkipäivän asiat tuntuvat tapahtuvan sattumalta. Mutta ovatko ne oikeasti sitä? Mitä sattuma edes tarkoittaa? Usein satunnaisuus tuntuu häiritsevän tarkkaa suunnittelua, mutta voiko satunnaisuutta käyttää jotenkin hyväksi? Kello Viiden Kvanttiteen neljännen tapaamisen aiheena on satunnaisuus ja sen kytkeytyminen kvanttifysiikkaan. Einsteinillakin oli asiasta vankka mielipide, joka on syytä perata yhdessä. Tervetuloa vuoden viimeiselle Kvanttiteelle!

Kvanttifysiikka tarjoaa kemialle perustan – teoriassa kaikkien atomien ja molekyylien käyttäytyminen voidaan ennustaa tarkasti kvanttimekaanisin laskelmin. Mutta onko tämä käytännössä mahdollista? Kello Viiden Kvanttiteen kolmannen tapaamisen puhujavieraaksi tulee dosentti Riku Tuovinen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta. Rikun tutkimusala on laskennallinen nanotiede. Saamme kuulla häneltä tuoreimmat näkemykset siitä, miten pitkälle kvanttifysiikka auttaa ymmärtämään nanomaailman ilmiöitä.

Toisessa tapaamisessa puhutaan kvanttisysteemien kahdesta merkillisestä ominaisuudesta, mittausten yhteensopimattomuudesta ja lomittumisesta. Sen jälkeen asia menee mielenkiintoiseksi, sillä yhdessä nämä ominaisuudet voivat johtaa lähes telepatian kaltaiseen ilmiöön. Kvanttifysiikka ei kuitenkaan mahdollista telepaattista viestintää ja kyseessä onkin näennäinen telepatia, eli pseudotelepatia. Kvanttipseudotelepatian koukerot selviävät teetä juodessa.

Ensimmäisessä tapaamisessa puhutaan kvanttifysiikan syntymästä. Kvanttihypoteesin mukaan valo imeytyy materiaan annoksittain. Mitä tämä tarkoittaa ja mitä siitä seuraa? Tule juomaan kuppi teetä ja kuulemaan samalla kvanttifysiikan alkuajoista.