نظریه اطلاعات کوانتومی

پولیاک مقاله ای را منتشر کرد که در آن این اصطلاح برای اولین بار ظاهر شد: نظریه اطلاعات کوانتومی. در ماه ژوئن، این یکی از محبوب ترین بخش های فیزیک نظری یک سالگرد دوگانه را جشن گرفت: چهلمین سالگرد وجود خود و 40 سالگرد تولد بزرگتر. در سال 90 پروفسور رومن اس. اینگاردن از موسسه فیزیک در دانشگاه نیکلاس کوپرنیک در تورون کار خود را با عنوان "نظریه کوانتومی اطلاعات" منتشر کرد.

رومن اس اینگاردن

این کار برای اولین بار یک نمودار ساختار سیستماتیک از نظریه اطلاعات کوانتومی را ارائه کرد که اکنون یکی از "گرم ترین" حوزه های فیزیک است. افراد زیادی در تولد او شرکت کردند. در اواخر دهه 60 و 70، تحت هدایت پروفسور. Ingarden در دپارتمان فیزیک ریاضی دانشگاه نیکلاس کوپرنیک در تورون، تحقیقی در مورد رابطه بین نظریه اطلاعات و سایر نظریه های اساسی فیزیک مدرن انجام شد. در آن زمان مقالات علمی زیادی ایجاد شد که در آنها الگوهای حرکت اطلاعات در فرآیندهای ترمودینامیکی و کوانتومی مورد بررسی قرار گرفت. «در آن سال‌ها، این رویکردی فوق‌العاده نوآورانه بود، نوعی اسراف فکری، ایجاد تعادل در مرز بین فیزیک و فلسفه. آیا او در دنیا جمعیت محدودی از حامیان داشت که اغلب برای همکاری مستقیم با تیم پروفسور اینگاردن به موسسه ما مراجعه می کردند؟ ? می گوید پروفسور آندری جامیولکوفسکی از موسسه فیزیک در دانشگاه نیکلاس کوپرنیک. پس از آن بود که مفاهیم مولد تکاملی لیندبلاد-کوساکوفسکی و ایزومورفیسم یامیولکوفسکی، که امروزه معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، وارد فیزیک نظری شدند. پروفسور معلوم شد که اینگاردن در مورد اهمیت اساسی مفهوم اطلاعات در فیزیک دقیق است.

در دهه 90، با توجه به توسعه سریع روش های تجربی فیزیک کوانتومی، اولین آزمایش ها با استفاده از اجسام کوانتومی مانند فوتون ها برای ذخیره و انتقال اطلاعات انجام شد. این تجربه راه را برای توسعه فناوری های جدید با کارایی بالا برای ارتباطات کوانتومی هموار کرد. نتایج، علاقه زیادی را در دنیای علم و فناوری برانگیخت. نظریه اطلاعات کوانتومی به یک شاخه کامل و بسیار شیک از فیزیک مدرن تبدیل شده است. در حال حاضر، مسائل مربوط به اطلاعات کوانتومی در مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان در حال بررسی است؛ این یکی از محبوب‌ترین و پویاترین حوزه‌های فیزیک با آینده‌ای عالی است.

کامپیوترهای مدرن بر اساس قوانین فیزیک کلاسیک کار می کنند. با این حال، مدارهای الکترونیکی آنقدر کوچک می شوند که به زودی متوجه اثراتی خواهید شد که مشخصه جهان کوانتومی است. دکتر میلوس میکالسکی از گروه فیزیک نظری موسسه فیزیک نیکلاس کوپرنیک، چشم انداز توسعه محاسبات کوانتومی را توضیح می دهد، سپس فرآیند کوچک سازی ما را مجبور می کند که قوانین بازی را از کلاسیک به کوانتومی تغییر دهیم. دانشگاه. . اطلاعات کوانتومی دارای بسیاری از ویژگی های غیر شهودی است، مانند غیرممکن بودن کپی کردن، در حالی که کپی کردن اطلاعات کلاسیک مشکلی ندارد. همچنین اخیراً مشخص شده است که اطلاعات کوانتومی می تواند منفی باشد، که به ویژه تعجب آور است، زیرا ما معمولاً انتظار داریم که سیستم با دریافت بخشی از اطلاعات، حاوی مقدار بیشتری از آن باشد. با این حال، قابل توجه ترین، از دیدگاه انسان کلاسیک، و در عین حال بالقوه بسیار مفید حالت های کوانتومی به عنوان حامل اطلاعات کوانتومی، توانایی ایجاد برهم نهی حالت ها از آنها است.

رایانه‌های مدرن با بیت‌های کلاسیک کار می‌کنند، که در هر زمان فقط می‌توانند در یکی از دو حالت باشند که به‌طور مشروط «0» و «1» نامیده می‌شوند. بیت‌های کوانتومی متفاوت هستند: آنها می‌توانند در هر ترکیبی از حالت‌ها وجود داشته باشند، و تنها زمانی که آنها را می‌خوانیم، مقادیر مقدار "0" یا "1" را به خود می‌گیرند. تفاوت را می توان با افزایش حجم اطلاعات پردازش شده مشاهده کرد. یک کامپیوتر 10 بیتی کلاسیک فقط می تواند یکی از 1024 حالت (2^10) چنین ثباتی را در یک مرحله پردازش کند، اما یک کامپیوتر بیت کوانتومی می تواند همه آنها را پردازش کند؟ همچنین در یک مرحله

افزایش تعداد بیت‌های کوانتومی به مثلاً 100 بیت، امکان پردازش بیش از هزار میلیارد میلیارد میلیارد حالت را در یک چرخه باز می‌کند. بنابراین، رایانه‌ای که با تعداد کافی بیت کوانتومی کار می‌کند، می‌تواند در زمان بسیار کوتاهی، الگوریتم‌های خاصی را برای پردازش داده‌های کوانتومی، به عنوان مثال، الگوریتم‌هایی که مربوط به فاکتورسازی اعداد طبیعی بزرگ به عوامل اول هستند، پیاده‌سازی کند. به جای محاسبه میلیون ها سال، نتیجه فقط در چند ساعت یا حتی چند دقیقه آماده می شود.

اطلاعات کوانتومی اولین کاربرد تجاری خود را پیدا کرده است. دستگاه‌های رمزنگاری کوانتومی، روش‌های رمزگذاری داده‌ها که در آن قوانین کوانتومی پردازش اطلاعات محرمانه بودن کامل محتوای مبادله‌شده را تضمین می‌کند، چندین سال است که در بازار موجود است. در حال حاضر، رمزگذاری کوانتومی توسط برخی بانک ها استفاده می شود، در آینده به احتمال زیاد این فناوری شکست خواهد خورد و به عنوان مثال، امکان تراکنش های ATM یا اتصالات اینترنتی کاملاً ایمن را فراهم می کند. دو بار در ماه منتشر می شود "گزارش های فیزیک ریاضی"، که کار پیشگام پروفسور را ارائه می دهد. Ingarden Quantum Information Theory، یکی از دو نشریه ادواری است که توسط گروه فیزیک ریاضی موسسه فیزیک دانشگاه نیکلاس کوپرنیک منتشر شده است. دیگری "سیستم های باز و دینامیک اطلاعات" است. هر دو مجله در فهرست تأثیرگذارترین مجلات علمی فیلادلفیا تامسون Scientific Master Journal قرار دارند. علاوه بر این، "سیستم های باز و دینامیک اطلاعات" در گروه چهار (از 60) مجله علمی لهستانی با بالاترین امتیاز در رتبه بندی وزارت علوم و آموزش عالی قرار گرفته است. (مواد بر اساس بیانیه مطبوعاتی آزمایشگاه ملی فناوری های کوانتومی و موسسه فیزیک دانشگاه نیکلاس کوپرنیک در تورون است)