Kvanteinformationsteori
Polyak udgav papiret, hvori udtrykket først optræder: kvanteinformationsteori. I juni fejrede denne en af de mest populære sektioner af teoretisk fysik et dobbelt jubilæum: 40-årsdagen for dens eksistens og 90-årsdagen for den ældstes fødsel. I 1975 blev prof. Roman S. Ingarden fra Institut for Fysik ved Nicolaus Copernicus Universitetet i Torun udgav sit arbejde "Quantum Theory of Information".
Roman S. Ingarden
Dette arbejde præsenterede for første gang et systematisk strukturdiagram af kvanteinformationsteori, som nu er et af fysikkens "hotteste" områder. Mange mennesker deltog i hendes fødsel. Ved overgangen til 60'erne og 70'erne under ledelse af prof. Ingarden ved Institut for Matematisk Fysik ved Nicolaus Copernicus Universitetet i Torun blev der forsket i forholdet mellem informationsteori og andre grundlæggende teorier om moderne fysik. På det tidspunkt blev der skabt mange videnskabelige artikler, hvor mønstrene for informationsbevægelse i termodynamiske og kvanteprocesser blev undersøgt. ”I de år var det en ekstremt innovativ tilgang, en slags intellektuel ekstravagance, der balancerede på grænsen mellem fysik og filosofi. Havde han i verden en snæver skare af tilhængere, som ofte besøgte vores institut for at arbejde direkte med professor Ingardens team? ? siger prof. Andrzej Jamiolkowski fra Institut for Fysik ved Nicolaus Copernicus Universitet. Det var dengang, at de almindeligt anvendte begreber fra Lindblad-Kossakovsky evolutionære generator og Yamiolkovsky isomorfisme blev introduceret i teoretisk fysik. prof. Ingarden viste sig at være præcis med hensyn til den grundlæggende betydning af informationsbegrebet i fysik.
I 90'erne, på grund af den hurtige udvikling af kvantefysikkens eksperimentelle metoder, blev de første eksperimenter udført med kvanteobjekter som fotoner til at lagre og transmittere information. Denne erfaring banede vejen for udviklingen af nye højtydende teknologier til kvantekommunikation. Resultaterne vakte stor interesse for videnskabens og teknologiens verden. Kvanteinformationsteori er blevet en fuldgyldig og ekstremt fashionabel gren af moderne fysik. På nuværende tidspunkt studeres spørgsmål relateret til kvanteinformation i forskningscentre rundt om i verden; dette er et af de mest populære og dynamisk udviklende områder inden for fysik med en stor fremtid.
Moderne computere fungerer i overensstemmelse med den klassiske fysiks love. Elektroniske kredsløb bliver dog så små, at du hurtigt vil bemærke effekter, der er karakteristiske for kvanteverdenen. Så vil selve miniaturiseringsprocessen tvinge os til at ændre spillets regler fra klassisk til kvante, forklarer perspektiverne for udviklingen af kvantecomputere, Dr. Milos Michalsky fra Institut for Teoretisk Fysik på Institut for Fysik af Nicolaus Copernicus Universitet. . Kvanteinformation har mange ikke-intuitive egenskaber, såsom at være umulig at kopiere, mens kopiering af klassisk information ikke er problematisk. Det blev også for nyligt kendt, at kvanteinformation kan være negativ, hvilket især er overraskende, fordi vi normalt forventer, at systemet, efter at have modtaget en del information, vil indeholde mere af det. Den mest bemærkelsesværdige, set fra det klassiske menneskelige synspunkt, og samtidig potentielt meget nyttige egenskab ved kvantetilstande som bærere af kvanteinformation er evnen til at skabe superpositioner af tilstande ud fra dem.
Moderne computere fungerer med klassiske bits, som til enhver tid kun kan være i en af to tilstande, betinget kaldet "0" og "1". Kvantebits er forskellige: de kan eksistere i enhver blanding (superposition) af tilstande, og kun når vi læser dem, antager værdierne værdien "0" eller "1". Forskellen kan ses ved en stigning i mængden af bearbejdet information. En klassisk 10-bit computer kan kun behandle en af de 1024 (2^10) tilstande i et sådant register i ét trin, men en kvante-bit computer kan behandle dem alle? også i ét trin.
At øge antallet af kvantebits til for eksempel 100 vil åbne muligheden for at behandle over tusind milliarder milliarder milliarder stater i en enkelt cyklus. En computer, der opererer med et tilstrækkeligt antal kvantebits, kunne således på meget kort tid implementere visse algoritmer til behandling af kvantedata, for eksempel dem, der vedrører faktorisering af store naturlige tal til primfaktorer. I stedet for at beregne millioner af år, vil resultatet være klar på få timer eller endda minutter.
Kvanteinformation har allerede fundet sin første kommercielle applikation. Kvantekrypteringsenheder, datakrypteringsmetoder, hvor kvantelovene for informationsbehandling garanterer fuldstændig fortrolighed af det udvekslede indhold, har været tilgængelige på markedet i flere år. I øjeblikket bruges kvantekryptering af nogle banker, i fremtiden vil teknologien højst sandsynligt svigte og tillade for eksempel helt sikre pengeautomattransaktioner eller internetforbindelser. Udkommer to gange om måneden "Rapporter om matematisk fysik", som præsenterer pionerarbejdet af prof. Ingarden Quantum Information Theory, er et af to tidsskrifter udgivet af Institut for Matematisk Fysik ved Institut for Fysik ved Nicolaus Copernicus University; den anden er "Åbne systemer og informationsdynamik". Begge tidsskrifter er på Philadelphia Thomson Scientific Master Journals liste over de mest indflydelsesrige videnskabelige tidsskrifter. Derudover er "Åbne systemer og informationsdynamik" inkluderet i gruppen af fire (ud af 60) polske videnskabelige tidsskrifter med de højeste scorer på ranglisten af Ministeriet for Videnskab og Højere Uddannelse. (Materialet er baseret på en pressemeddelelse fra National Laboratory for Quantum Technologies og Institute of Physics ved Nicolaus Copernicus University i Toruń)
