Kvantna teorija informacij
Polyak je objavil članek, v katerem se prvič pojavi izraz: kvantna informacijska teorija. Junija je ta eden najbolj priljubljenih oddelkov teoretične fizike praznoval dvojno obletnico: 40. obletnico obstoja in 90. obletnico rojstva starejšega. Leta 1975 prof. Roman S. Ingarden z Inštituta za fiziko na Univerzi Nicolaus Copernicus v Torunu je objavil svoje delo "Kvantna teorija informacij".
Roman S. Ingarden
To delo je prvič predstavilo sistematičen strukturni diagram kvantne teorije informacij, ki je zdaj eno najbolj vročih področij fizike. Ob njenem rojstvu je bilo prisotnih veliko ljudi. Na prelomu iz 60. v 70. leta je pod vodstvom prof. Ingarden na Oddelku za matematično fiziko Univerze Nicolaus Copernicus v Toruńu so izvajali študije o razmerju med teorijo informacij in drugimi osnovnimi teorijami sodobne fizike. Takrat je nastalo veliko znanstvenih člankov, v katerih so preučevali vzorce gibanja informacij v termodinamičnih in kvantnih procesih. »V tistih letih je bil to izjemno inovativen pristop, nekakšna intelektualna ekstravaganca, ki je balansiranje na meji med fiziko in filozofijo. Ali je imel na svetu ozko množico privržencev, ki so pogosto obiskovali naš inštitut, da bi neposredno sodelovali z ekipo profesorja Ingardna? ? pravi prof. Andrzej Jamiolkowski z Inštituta za fiziko na Univerzi Nicolaus Copernicus. Takrat so bili v teoretično fiziko uvedeni pogosto uporabljeni koncepti evolucijskega generatorja Lindblad-Kossakovsky in izomorfizma Yamiolkovskega. prof. Ingarden se je izkazal za točnega glede temeljnega pomena koncepta informacije v fiziki.
V 90. letih so bili zaradi hitrega razvoja eksperimentalnih metod kvantne fizike izvedeni prvi poskusi z uporabo kvantnih objektov, kot so fotoni, za shranjevanje in prenos informacij. Ta izkušnja je utrla pot za razvoj novih visoko zmogljivih tehnologij za kvantno komunikacijo. Rezultati so vzbudili veliko zanimanje v svetu znanosti in tehnologije. Kvantna teorija informacij je postala polnopravna in izjemno modna veja sodobne fizike. Trenutno se vprašanja, povezana s kvantnimi informacijami, preučujejo v raziskovalnih centrih po vsem svetu; to je eno najbolj priljubljenih in dinamično razvijajočih se področij fizike z veliko prihodnostjo.
Sodobni računalniki delujejo po zakonih klasične fizike. Vendar pa so elektronska vezja tako majhna, da boste kmalu opazili učinke, ki so značilni za kvantni svet. Potem nas bo sam proces miniaturizacije prisilil, da spremenimo pravila igre iz klasičnih v kvantna, razlaga obete za razvoj kvantnega računalništva dr. Miloš Michalsky z Oddelka za teoretično fiziko Inštituta za fiziko Nikolaja Kopernika univerza. . Kvantne informacije imajo številne neintuitivne lastnosti, kot je nemogoče kopiranje, medtem ko kopiranje klasičnih informacij ni problematično. Pred kratkim je postalo znano tudi, da so kvantne informacije lahko negativne, kar je še posebej presenetljivo, saj običajno pričakujemo, da bo sistem, ko je prejel del informacije, vseboval več. Vendar pa je najbolj izjemna, s klasičnega človeškega vidika in hkrati potencialno zelo uporabna lastnost kvantnih stanj kot nosilcev kvantnih informacij, sposobnost ustvarjanja superpozicij stanj iz njih.
Sodobni računalniki delujejo s klasičnimi biti, ki so lahko kadarkoli le v enem od dveh stanj, pogojno imenovanih "0" in "1". Kvantni biti so različni: lahko obstajajo v kateri koli mešanici (superpoziciji) stanj in šele ko jih preberemo, dobijo vrednosti vrednost "0" ali "1". Razlika je vidna pri povečanju količine obdelanih informacij. Klasičen 10-bitni računalnik lahko v enem koraku obdela samo eno od 1024 (2^10) stanj takega registra, kvantno-bitni računalnik pa jih lahko obdela vse? tudi v enem koraku.
Povečanje števila kvantnih bitov na recimo 100 bo odprlo možnost obdelave več kot tisoč milijard milijard milijard stanj v enem samem ciklu. Tako bi lahko računalnik, ki deluje z zadostnim številom kvantnih bitov, v zelo kratkem času implementiral določene algoritme za obdelavo kvantnih podatkov, na primer tiste, ki se nanašajo na faktorizacijo velikih naravnih števil v prafaktorje. Namesto da bi računali milijone let, bo rezultat pripravljen v le nekaj urah ali celo minutah.
Kvantne informacije so že našle svojo prvo komercialno uporabo. Naprave za kvantno kriptografijo, metode šifriranja podatkov, pri katerih kvantne zakonitosti obdelave informacij zagotavljajo popolno zaupnost izmenjanih vsebin, so na trgu na voljo že nekaj let. Trenutno kvantno šifriranje uporabljajo nekatere banke, v prihodnosti bo tehnologija najverjetneje odpovedala in omogočala na primer popolnoma varne transakcije na bankomatih ali internetne povezave. Dvakrat mesečno izhaja »Reports on Mathematical Physics«, ki predstavlja pionirsko delo prof. Ingarden Quantum Information Theory je ena od dveh periodičnih publikacij, ki ju objavlja Oddelek za matematično fiziko Inštituta za fiziko Univerze Nikolaja Kopernika; druga je "Odprti sistemi in informacijska dinamika". Obe reviji sta na seznamu najvplivnejših znanstvenih revij Philadelphia Thomson Scientific Master Journal. Poleg tega je "Open Systems and Information Dynamics" vključena v skupino štirih (od 60) poljskih znanstvenih revij z najvišjimi ocenami na lestvici Ministrstva za znanost in visoko šolstvo. (Material temelji na sporočilu za javnost Nacionalnega laboratorija za kvantne tehnologije in Inštituta za fiziko Univerze Nicolaus Copernicus v Toruńu)
