Kvantová informačná teória
Polyak publikoval dokument, v ktorom sa prvýkrát objavil termín: kvantová teória informácie. Táto jedna z najpopulárnejších sekcií teoretickej fyziky oslávila v júni dvojité výročie: 40. výročie svojej existencie a 90. výročie narodenia staršieho. V roku 1975 prof. Roman S. Ingarden z Fyzikálneho ústavu Univerzity Mikuláša Koperníka v Toruni publikoval svoju prácu „Kvantová teória informácie“.
Roman S. Ingarden
Táto práca po prvýkrát predstavila systematický štruktúrny diagram kvantovej teórie informácie, ktorá je v súčasnosti jednou z „najhorúcejších“ oblastí fyziky. Pri jej zrode stálo veľa ľudí. Na prelome 60. a 70. rokov sa pod vedením prof. Ingarden na Katedre matematickej fyziky Univerzity Mikuláša Koperníka v Toruni sa uskutočnil výskum vzťahu medzi teóriou informácie a inými základnými teóriami modernej fyziky. V tom čase vzniklo mnoho vedeckých prác, v ktorých sa skúmali zákonitosti pohybu informácií v termodynamických a kvantových procesoch. „V tých rokoch to bol mimoriadne inovatívny prístup, akási intelektuálna extravagancia, balansujúca na hranici fyziky a filozofie. Mal vo svete úzky zástup priaznivcov, ktorí často navštevovali náš ústav, aby priamo spolupracovali s tímom profesorky Ingardenovej? ? hovorí prof. Andrzej Jamiolkowski z Fyzikálneho ústavu Univerzity Mikuláša Koperníka. Vtedy boli do teoretickej fyziky zavedené bežne používané koncepty Lindblad-Kossakovského evolučného generátora a Yamiolkovského izomorfizmu. Prednášal prof. Ingarden sa ukázal byť presný, pokiaľ ide o zásadný význam pojmu informácie vo fyzike.
V 90-tych rokoch sa vďaka rýchlemu rozvoju experimentálnych metód kvantovej fyziky uskutočnili prvé experimenty s použitím kvantových objektov, ako sú fotóny, na ukladanie a prenos informácií. Táto skúsenosť otvorila cestu pre vývoj nových vysokovýkonných technológií pre kvantovú komunikáciu. Výsledky vzbudili veľký záujem vo svete vedy a techniky. Kvantová teória informácie sa stala plnohodnotným a mimoriadne módnym odvetvím modernej fyziky. V súčasnosti sa problematika kvantových informácií študuje vo výskumných centrách po celom svete, ide o jednu z najpopulárnejších a dynamicky sa rozvíjajúcich oblastí fyziky s veľkou budúcnosťou.
Moderné počítače fungujú podľa zákonov klasickej fyziky. Elektronické obvody sú však také malé, že si čoskoro všimnete efekty, ktoré sú charakteristické pre kvantový svet. Potom nás samotný proces miniaturizácie prinúti zmeniť pravidlá hry z klasických na kvantové, vysvetľuje perspektívy rozvoja kvantových počítačov doktor Miloš Michalský z oddelenia teoretickej fyziky Fyzikálneho ústavu Mikuláša Koperníka. univerzite. . Kvantové informácie majú mnoho neintuitívnych vlastností, ako napríklad nemožnosť kopírovania, zatiaľ čo kopírovanie klasickej informácie nie je problematické. Nedávno sa tiež zistilo, že kvantové informácie môžu byť negatívne, čo je obzvlášť prekvapujúce, pretože zvyčajne očakávame, že systém po prijatí časti informácií ich bude obsahovať viac. Najpozoruhodnejšou, z klasického ľudského hľadiska a zároveň potenciálne veľmi užitočnou vlastnosťou kvantových stavov ako nosičov kvantovej informácie je však schopnosť vytvárať z nich superpozície stavov.
Moderné počítače pracujú s klasickými bitmi, ktoré môžu byť kedykoľvek iba v jednom z dvoch stavov, podmienečne nazývaných "0" a "1". Kvantové bity sú rôzne: môžu existovať v akejkoľvek zmesi (superpozícii) stavov a až keď ich prečítame, hodnoty nadobudnú hodnotu „0“ alebo „1“. Rozdiel je vidieť pri náraste množstva spracovávaných informácií. Klasický 10-bitový počítač dokáže spracovať iba jeden z 1024 (2^10) stavov takéhoto registra v jednom kroku, ale kvantovo-bitový počítač ich dokáže spracovať všetky? tiež v jednom kroku.
Zvýšenie počtu kvantových bitov na povedzme 100 otvorí možnosť spracovania viac ako tisíc miliárd miliárd miliárd stavov v jednom cykle. Počítač pracujúci s dostatočným počtom kvantových bitov by teda mohol vo veľmi krátkom čase implementovať určité algoritmy na spracovanie kvantových údajov, napríklad tie, ktoré sa týkajú rozkladu veľkých prirodzených čísel na prvočísla. Namiesto počítania miliónov rokov bude výsledok hotový za pár hodín či dokonca minút.
Kvantové informácie už našli prvé komerčné uplatnenie. Zariadenia na kvantovú kryptografiu, metódy šifrovania údajov, pri ktorých kvantové zákony spracovania informácií zaručujú úplnú dôvernosť vymieňaného obsahu, sú na trhu dostupné už niekoľko rokov. V súčasnosti kvantové šifrovanie využívajú niektoré banky, v budúcnosti technológia s najväčšou pravdepodobnosťou zlyhá a umožní napríklad úplne bezpečné bankomatové transakcie či internetové pripojenia. Vychádza dvakrát do mesiaca „Správy z matematickej fyziky“, ktoré prezentujú priekopnícku prácu prof. Ingarden Quantum Information Theory, je jedným z dvoch periodík vydávaných Katedrou matematickej fyziky Fyzikálneho ústavu Univerzity Mikuláša Koperníka; druhý je „Otvorené systémy a informačná dynamika“. Oba časopisy sú na zozname najvplyvnejších vedeckých časopisov Philadelphia Thomson Scientific Master Journal. Okrem toho je „Otvorené systémy a informačná dynamika“ zaradený do skupiny štyroch (zo 60) poľských vedeckých časopisov s najvyšším skóre v rebríčku Ministerstva vedy a vysokého školstva. (Materiál vychádza z tlačovej správy Národného laboratória kvantových technológií a Fyzikálneho ústavu Univerzity Mikuláša Koperníka v Toruni)
