Кванттық ақпарат теориясы
Поляк бұл термин алғаш рет пайда болған мақаланы жариялады: кванттық ақпарат теориясы. Маусым айында бұл теориялық физиканың ең танымал бөлімдерінің бірі қос мерейтойын атап өтті: оның 40 жылдығы және ақсақалдың туғанына 90 жыл. 1975 жылы проф. Торундағы Николай Коперник университетінің физика институтынан Роман С.Ингарден «Ақпараттың кванттық теориясы» атты еңбегін жариялады.
Роман С. Ингарден
Бұл жұмыста алғаш рет қазіргі кезде физиканың «ең ыстық» бағыттарының бірі болып табылатын кванттық ақпарат теориясының жүйелі құрылымдық диаграммасы ұсынылды. Оның дүниеге келуіне көптеген адамдар қатысты. 60-70 жылдардың тоғысында проф. Ингарден Торундағы Николай Коперник университетінің математикалық физика кафедрасында ақпарат теориясы мен қазіргі физиканың басқа да негізгі теориялары арасындағы байланыс туралы зерттеулер жүргізілді. Сол кезде көптеген ғылыми еңбектер жасалды, оларда термодинамикалық және кванттық процестердегі ақпарат қозғалысының заңдылықтары зерттелді. «Сол жылдары бұл физика мен философияның шекарасын теңестіретін өте жаңашыл көзқарас, интеллектуалды ысырапшылдық болды. Әлемде профессор Ингарденнің командасымен тікелей жұмыс істеу үшін біздің институтқа жиі келетін оның тар тобығы бар ма? ? дейді проф. Анджей Джамиолковски, Николай Коперник университетінің физика институтынан. Дәл сол кезде теориялық физикаға қазіргі кезде жиі қолданылатын Линдблад-Косаковскийдің эволюциялық генераторы және Ямиолковскийдің изоморфизмі туралы түсініктер енгізілді. проф. Ингарден физикадағы ақпарат ұғымының іргелі маңыздылығына қатысты дәл болып шықты.
90-жылдары кванттық физиканың тәжірибелік әдістерінің қарқынды дамуына байланысты ақпаратты сақтау және беру үшін фотондар сияқты кванттық объектілерді пайдалану арқылы алғашқы тәжірибелер жүргізілді. Бұл тәжірибе кванттық байланыс үшін жаңа жоғары өнімді технологияларды дамытуға жол ашты. Нәтижелері ғылым мен техника әлемінде үлкен қызығушылық тудырды. Кванттық ақпарат теориясы қазіргі физиканың толыққанды және өте сәнді саласына айналды. Қазіргі уақытта кванттық ақпаратқа қатысты мәселелер дүние жүзіндегі ғылыми орталықтарда зерттелуде, бұл физиканың ең танымал және қарқынды дамып келе жатқан болашағы бар салаларының бірі.
Қазіргі компьютерлер классикалық физика заңдары бойынша жұмыс істейді. Дегенмен, электронды схемалардың азайып бара жатқаны сонша, сіз кванттық әлемге тән әсерлерді көп ұзамай байқайсыз. Сонда миниатюризация процесінің өзі бізді ойын ережелерін классикалықтан кванттыққа өзгертуге мәжбүр етеді, деп түсіндіреді кванттық есептеулердің даму перспективаларын Николай Коперник физика институтының теориялық физика кафедрасынан доктор Милош Михальский. Университет. . Кванттық ақпараттың көптеген интуитивті емес қасиеттері бар, мысалы, көшіру мүмкін емес, ал классикалық ақпаратты көшіру қиын емес. Сондай-ақ жақында кванттық ақпарат теріс болуы мүмкін екені белгілі болды, бұл әсіресе таңқаларлық, өйткені біз әдетте ақпараттың бір бөлігін алған жүйеде оның көп бөлігі болады деп күтеміз. Дегенмен, ең тамаша, классикалық адам тұрғысынан кванттық күйлердің кванттық ақпараттың тасымалдаушысы ретіндегі потенциалды өте пайдалы қасиеті - олардан күйлердің суперпозицияларын құру мүмкіндігі.
Қазіргі компьютерлер классикалық разрядтармен жұмыс істейді, олар кез келген уақытта шартты түрде «0» және «1» деп аталатын екі күйдің бірінде ғана бола алады. Кванттық биттер әртүрлі: олар күйлердің кез келген қоспасында (суперпозициясында) болуы мүмкін және біз оларды оқығанда ғана мәндер «0» немесе «1» мәнін қабылдайды. Айырмашылықты өңделген ақпарат көлемінің ұлғаюымен байқауға болады. Классикалық 10 разрядты компьютер бір қадамда мұндай регистрдің 1024 (2^10) күйінің біреуін ғана өңдей алады, ал кванттық разрядты компьютер олардың барлығын өңдей алады ма? сонымен қатар бір қадамда.
Кванттық биттердің санын, айталық, 100-ге дейін ұлғайту бір циклде мың миллиард миллиард миллиардтан астам күйді өңдеу мүмкіндігін ашады. Осылайша, кванттық биттердің жеткілікті санымен жұмыс істейтін компьютер өте қысқа уақыт ішінде кванттық деректерді өңдеудің белгілі бір алгоритмдерін, мысалы, үлкен натурал сандарды жай көбейткіштерге бөлуге қатысты алгоритмдерді жүзеге асыра алады. Миллиондаған жылдарды есептеудің орнына, нәтиже бірнеше сағатта немесе тіпті минутта дайын болады.
Кванттық ақпарат өзінің алғашқы коммерциялық қолданбасын тапты. Кванттық криптографиялық құрылғылар, ақпаратты өңдеудің кванттық заңдары алмасатын мазмұнның толық құпиялылығына кепілдік беретін деректерді шифрлау әдістері нарықта бірнеше жылдан бері қолжетімді. Қазіргі уақытта кванттық шифрлауды кейбір банктер пайдаланады, болашақта технология сәтсіздікке ұшырайды және, мысалы, банкомат операцияларын немесе Интернетке қосылуды толығымен қауіпсіз етуге мүмкіндік береді. Айына екі рет «Математикалық физика бойынша баяндамалар» шығарылады, онда проф. Ingarden Quantum Information Theory, Николай Коперник университетінің физика институтының математикалық физика бөлімі шығаратын екі мерзімді басылымның бірі; екіншісі – «Ашық жүйелер және ақпарат динамикасы». Екі журнал да Philadelphia Thomson Scientific Master Journal журналының ең ықпалды ғылыми журналдар тізімінде. Сонымен қатар, «Ашық жүйелер және ақпараттық динамика» Ғылым және жоғары білім министрлігінің рейтингінде ең жоғары балл жинаған поляк ғылыми журналдарының төрт (60 ішінен) тобына кіреді. (Материал Кванттық технологиялар ұлттық зертханасы мен Торундағы Николай Коперник университетінің Физика институтының пресс-релизіне негізделген)
