Lý thuyết thông tin lượng tử
Polyak đã xuất bản bài báo trong đó thuật ngữ lần đầu tiên xuất hiện: lý thuyết thông tin lượng tử. Vào tháng 40, một trong những phần phổ biến nhất của vật lý lý thuyết này đã tổ chức kỷ niệm kép: kỷ niệm 90 năm tồn tại và kỷ niệm 1975 năm ngày sinh của trưởng lão. Vào năm XNUMX, prof. Roman S. Ingarden từ Viện Vật lý của Đại học Nicolaus Copernicus ở Torun đã xuất bản công trình "Thuyết lượng tử về thông tin".
Roman S. Ingarden
Công trình này lần đầu tiên trình bày một sơ đồ cấu trúc có hệ thống của lý thuyết thông tin lượng tử, mà hiện nay là một trong những lĩnh vực vật lý "nóng" nhất. Nhiều người đã đến dự lễ sinh của cô. Vào đầu những năm 60 và 70, dưới sự hướng dẫn của prof. Ingarden tại Khoa Vật lý Toán học của Đại học Nicolaus Copernicus ở Torun, nghiên cứu được thực hiện về mối quan hệ giữa lý thuyết thông tin và các lý thuyết cơ bản khác của vật lý hiện đại. Vào thời điểm đó, nhiều bài báo khoa học đã được tạo ra, trong đó các mô hình chuyển động của thông tin trong các quá trình nhiệt động lực học và lượng tử đã được nghiên cứu. “Trong những năm đó, đó là một cách tiếp cận cực kỳ sáng tạo, một kiểu ngông cuồng trí tuệ, cân bằng trên biên giới giữa vật lý và triết học. Trên thế giới, liệu ông ấy có ít người ủng hộ thường xuyên đến thăm viện của chúng tôi để làm việc trực tiếp với nhóm của Giáo sư Ingarden không? ? cho biết prof. Andrzej Jamiolkowski từ Viện Vật lý tại Đại học Nicolaus Copernicus. Sau đó, các khái niệm về cơ chế tiến hóa của Lindblad-Kossakovsky và đẳng cấu của Yamiolkovsky, những thứ thường được sử dụng ngày nay, đã được đưa vào vật lý lý thuyết. hồ sơ Ingarden hóa ra là chính xác về tầm quan trọng cơ bản của khái niệm thông tin trong vật lý.
Vào những năm 90, do sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp thực nghiệm của vật lý lượng tử, các thí nghiệm đầu tiên được thực hiện bằng cách sử dụng các vật thể lượng tử như photon để lưu trữ và truyền thông tin. Kinh nghiệm này đã mở đường cho sự phát triển của các công nghệ hiệu suất cao mới cho giao tiếp lượng tử. Kết quả thu được đã khơi dậy sự quan tâm lớn của giới khoa học và công nghệ. Lý thuyết thông tin lượng tử đã trở thành một nhánh chính thức và cực kỳ thời thượng của vật lý hiện đại. Hiện tại, các vấn đề liên quan đến thông tin lượng tử đang được nghiên cứu ở các trung tâm nghiên cứu trên khắp thế giới, đây là một trong những lĩnh vực vật lý phổ biến và phát triển năng động với một tương lai lớn.
Máy tính hiện đại hoạt động theo quy luật vật lý cổ điển. Tuy nhiên, các mạch điện tử ngày càng nhỏ nên bạn sẽ sớm nhận thấy những hiệu ứng đặc trưng của thế giới lượng tử. Sau đó, chính quá trình thu nhỏ sẽ buộc chúng ta phải thay đổi các quy tắc của trò chơi từ cổ điển sang lượng tử, Tiến sĩ Milos Michalsky từ Khoa Vật lý lý thuyết của Viện Vật lý Nicolaus Copernicus giải thích về triển vọng phát triển của điện toán lượng tử. Trường đại học. . Thông tin lượng tử có nhiều đặc tính không trực quan, chẳng hạn như không thể sao chép, trong khi việc sao chép thông tin cổ điển không có vấn đề gì. Gần đây người ta cũng biết rằng thông tin lượng tử có thể là tiêu cực, điều này đặc biệt đáng ngạc nhiên, bởi vì chúng ta thường mong đợi rằng hệ thống, sau khi nhận được một phần thông tin, sẽ chứa nhiều thông tin hơn. Tuy nhiên, điều đáng chú ý nhất, theo quan điểm cổ điển của con người, đồng thời thuộc tính rất hữu ích tiềm năng của các trạng thái lượng tử với tư cách là vật mang thông tin lượng tử là khả năng tạo ra chồng chất của các trạng thái từ chúng.
Máy tính hiện đại hoạt động với các bit cổ điển, bất kỳ lúc nào cũng chỉ có thể ở một trong hai trạng thái, được gọi là "0" và "1" theo điều kiện. Các bit lượng tử thì khác: chúng có thể tồn tại trong bất kỳ hỗn hợp nào (chồng chất) các trạng thái và chỉ khi chúng ta đọc chúng, các giá trị mới nhận giá trị "0" hoặc "1". Có thể thấy sự khác biệt khi lượng thông tin được xử lý tăng lên. Một máy tính 10 bit cổ điển chỉ có thể xử lý một trong 1024 (2 ^ 10) trạng thái của một thanh ghi như vậy trong một bước, nhưng một máy tính bit lượng tử có thể xử lý tất cả? cũng trong một bước.
Việc tăng số lượng bit lượng tử lên 100 sẽ mở ra khả năng xử lý hơn một nghìn tỷ tỷ tỷ trạng thái trong một chu kỳ duy nhất. Do đó, một máy tính hoạt động với đủ số lượng bit lượng tử có thể, trong một thời gian rất ngắn, thực hiện một số thuật toán để xử lý dữ liệu lượng tử, ví dụ, những thuật toán liên quan đến việc phân tích nhân tử của các số tự nhiên lớn thành thừa số nguyên tố. Thay vì tính toán hàng triệu năm, kết quả sẽ sẵn sàng chỉ sau vài giờ hoặc thậm chí vài phút.
Thông tin lượng tử đã tìm thấy ứng dụng thương mại đầu tiên của nó. Các thiết bị mật mã lượng tử, phương pháp mã hóa dữ liệu trong đó các quy luật xử lý thông tin lượng tử đảm bảo tính bảo mật hoàn toàn của nội dung được trao đổi, đã có mặt trên thị trường trong vài năm. Hiện tại, mã hóa lượng tử được một số ngân hàng sử dụng, trong tương lai công nghệ này rất có thể sẽ thất bại và chẳng hạn như cho phép các giao dịch ATM hoặc kết nối Internet hoàn toàn an toàn. Được xuất bản hai lần một tháng "Báo cáo về Vật lý Toán học", trình bày công trình tiên phong của prof. Lý thuyết thông tin lượng tử Ingarden, là một trong hai ấn phẩm định kỳ được xuất bản bởi Khoa Vật lý Toán học của Viện Vật lý của Đại học Nicolaus Copernicus; cái còn lại là "Hệ thống mở và động lực thông tin". Cả hai tạp chí đều nằm trong danh sách các tạp chí khoa học có ảnh hưởng nhất của Philadelphia Thomson Scientific Master Journal. Ngoài ra, "Open Systems and Information Dynamics" nằm trong nhóm bốn (trong số 60) tạp chí khoa học của Ba Lan có điểm số cao nhất trong bảng xếp hạng của Bộ Khoa học và Giáo dục Đại học. (Tài liệu dựa trên thông cáo báo chí từ Phòng thí nghiệm Quốc gia về Công nghệ Lượng tử và Viện Vật lý của Đại học Nicolaus Copernicus ở Toruń)
