Kvantinformationsteori
Polyak publicerade artikeln där termen först förekommer: kvantinformationsteori. I juni firade denna en av de mest populära sektionerna av teoretisk fysik ett dubbeljubileum: 40-årsdagen av dess existens och 90-årsdagen av den äldres födelse. År 1975 har prof. Roman S. Ingarden från Institutet för fysik vid Nicolaus Copernicus University i Torun publicerade sitt arbete "Quantum Theory of Information".
Roman S. Ingarden
Detta arbete presenterade för första gången ett systematiskt strukturdiagram av kvantinformationsteori, som nu är ett av fysikens "hetaste" områden. Många människor deltog i hennes födelse. Vid 60- och 70-talsskiftet, under ledning av prof. Ingarden vid institutionen för matematisk fysik vid Nicolaus Copernicus-universitetet i Torun bedrivs forskning om sambandet mellan informationsteori och andra grundläggande teorier inom modern fysik. Vid den tiden skapades många vetenskapliga artiklar, där mönstren för informationsrörelse i termodynamiska och kvantprocesser studerades. ”Under de åren var det ett extremt innovativt tillvägagångssätt, en sorts intellektuell extravagans, som balanserade på gränsen mellan fysik och filosofi. Hade han i världen en smal skara supportrar som ofta besökte vårt institut för att arbeta direkt med professor Ingardens team? ? säger prof. Andrzej Jamiolkowski från Institutet för fysik vid Nicolaus Copernicus University. Det var då som de allmänt använda begreppen Lindblad-Kossakovskys evolutionära generator och Yamiolkovsky isomorfism introducerades i teoretisk fysik. prof. Ingarden visade sig vara korrekt när det gäller den grundläggande betydelsen av informationsbegreppet i fysiken.
På 90-talet, på grund av den snabba utvecklingen av kvantfysikens experimentella metoder, utfördes de första experimenten med hjälp av kvantobjekt som fotoner för att lagra och överföra information. Denna erfarenhet banade väg för utvecklingen av nya högpresterande teknologier för kvantkommunikation. Resultaten väckte stort intresse för vetenskapens och teknikens värld. Kvantinformationsteori har blivit en fullfjädrad och extremt fashionabel gren av modern fysik. För närvarande studeras frågor relaterade till kvantinformation i forskningscentra runt om i världen; detta är ett av de mest populära och dynamiskt utvecklande områdena inom fysiken med en stor framtid.
Moderna datorer fungerar enligt den klassiska fysikens lagar. Elektroniska kretsar blir dock så små att du snart kommer att märka effekter som är karakteristiska för kvantvärlden. Då kommer själva miniatyriseringsprocessen att tvinga oss att ändra spelets regler från klassiskt till kvantum, förklarar utsikterna för utvecklingen av kvantberäkningar, Dr Milos Michalsky från Institutionen för teoretisk fysik vid Institutionen för fysik av Nicolaus Copernicus Universitet. . Kvantinformation har många icke-intuitiva egenskaper, som att den är omöjlig att kopiera, medan kopiering av klassisk information inte är problematiskt. Det blev också nyligen känt att kvantinformation kan vara negativ, vilket är särskilt förvånande, eftersom vi vanligtvis förväntar oss att systemet, efter att ha fått en del information, kommer att innehålla mer av den. Den mest anmärkningsvärda, från klassisk mänsklig synvinkel, och samtidigt potentiellt mycket användbara egenskapen hos kvanttillstånd som bärare av kvantinformation är förmågan att skapa överlagringar av tillstånd från dem.
Moderna datorer arbetar med klassiska bitar, som när som helst bara kan vara i ett av två tillstånd, villkorligt kallade "0" och "1". Kvantbitar är olika: de kan existera i vilken blandning (superposition) som helst av tillstånd, och endast när vi läser dem får värdena värdet "0" eller "1". Skillnaden kan ses med en ökning av mängden bearbetad information. En klassisk 10-bitars dator kan bara bearbeta ett av de 1024 (2^10) tillstånden i ett sådant register i ett steg, men en kvantbitsdator kan bearbeta dem alla? också i ett steg.
Att öka antalet kvantbitar till säg 100 kommer att öppna upp möjligheten att bearbeta över tusen miljarder miljarder miljarder tillstånd i en enda cykel. Således skulle en dator som arbetar med ett tillräckligt antal kvantbitar på mycket kort tid kunna implementera vissa algoritmer för bearbetning av kvantdata, till exempel de som hänför sig till faktorisering av stora naturliga tal till primfaktorer. Istället för att beräkna miljontals år kommer resultatet att vara klart på bara några timmar eller till och med minuter.
Quantum information har redan hittat sin första kommersiella tillämpning. Kvantkryptografienheter, datakrypteringsmetoder där informationsbehandlingens kvantlagar garanterar fullständig konfidentialitet för det utbytta innehållet, har funnits på marknaden i flera år. För tillfället används kvantkryptering av vissa banker, i framtiden kommer tekniken troligen att misslyckas och tillåta till exempel helt säkra bankomattransaktioner eller internetanslutningar. Utgiven två gånger i månaden "Reports on Mathematical Physics", som presenterar pionjärarbetet av prof. Ingarden Quantum Information Theory, är en av två tidskrifter publicerade av Institutionen för matematisk fysik, Institutet för fysik, Nicolaus Copernicus University; den andra är "Öppna system och informationsdynamik". Båda tidskrifterna finns på Philadelphia Thomson Scientific Master Journals lista över de mest inflytelserika vetenskapliga tidskrifterna. Dessutom ingår "Öppna system och informationsdynamik" i gruppen av fyra (av 60) polska vetenskapliga tidskrifter med de högsta poängen i rankingen av ministeriet för vetenskap och högre utbildning. (Materialet är baserat på ett pressmeddelande från National Laboratory for Quantum Technologies och Institute of Physics vid Nicolaus Copernicus University i Toruń)
