Kvant axborot nazariyasi
Polyak ushbu atama birinchi marta paydo bo'lgan maqolani nashr etdi: kvant axborot nazariyasi. Iyun oyida bu nazariy fizikaning eng mashhur bo'limlaridan biri ikki yilligini nishonladi: uning mavjudligining 40 yilligi va oqsoqol tavalludining 90 yilligi. 1975 yilda prof. Torun shahridagi Nikolay Kopernik universiteti qoshidagi fizika institutidan Roman S. Ingarden oʻzining “Axborotning kvant nazariyasi” asarini nashr ettirdi.
Roman S. Ingarden
Bu ishda birinchi marta fizikaning “eng issiq” sohalaridan biri boʻlgan kvant axborot nazariyasining tizimli struktura diagrammasi taqdim etildi. Uning tug'ilishida ko'p odamlar ishtirok etishdi. 60-70-yillar oxirida prof. Toruńdagi Nikolay Kopernik universitetining matematik fizika kafedrasida Ingarden tomonidan axborot nazariyasi va zamonaviy fizikaning boshqa asosiy nazariyalari o'rtasidagi munosabatlar bo'yicha tadqiqotlar olib borildi. O'sha paytda ko'plab ilmiy ishlar yaratildi, ularda termodinamik va kvant jarayonlarida axborot harakati qonuniyatlari o'rganildi. “O'sha yillarda bu fizika va falsafa chegarasida muvozanatni saqlaydigan o'ziga xos intellektual isrofgarchilik, o'ta innovatsion yondashuv edi. Dunyoda uning professor Ingarden jamoasi bilan bevosita ishlash uchun institutimizga tez-tez tashrif buyuradigan tor doiradagi tarafdorlari bormi? ? deydi prof. Nikolay Kopernik universiteti qoshidagi fizika institutidan Anjey Jamiolkovski. Aynan o'sha paytda nazariy fizikaga bugungi kunda keng tarqalgan Lindblad-Kossakovskiyning evolyutsion generatori va Yamiolkovskiyning izomorfizmi tushunchalari kiritildi. prof. Ingarden fizikadagi axborot tushunchasining fundamental ahamiyati to'g'risida to'g'ri chiqdi.
90-yillarda kvant fizikasining eksperimental usullarining jadal rivojlanishi tufayli birinchi tajribalar axborotni saqlash va uzatish uchun fotonlar kabi kvant ob'ektlari yordamida amalga oshirildi. Ushbu tajriba kvant aloqasi uchun yangi yuqori samarali texnologiyalarni ishlab chiqish uchun yo'l ochdi. Natijalar fan va texnika olamida katta qiziqish uyg‘otdi. Kvant axborot nazariyasi zamonaviy fizikaning to'laqonli va nihoyatda moda bo'limiga aylandi. Hozirgi vaqtda kvant ma'lumotlari bilan bog'liq masalalar butun dunyo bo'ylab tadqiqot markazlarida o'rganilmoqda, bu fizikaning eng ommabop va jadal rivojlanayotgan istiqbolli yo'nalishlaridan biridir.
Zamonaviy kompyuterlar klassik fizika qonunlari asosida ishlaydi. Biroq, elektron sxemalar shunchalik kichrayib bormoqdaki, siz tez orada kvant olamiga xos bo'lgan effektlarni sezasiz. Keyin miniatyura jarayonining o'zi bizni o'yin qoidalarini klassikdan kvantga o'zgartirishga majbur qiladi, Nikolay Kopernik nomidagi Fizika institutining nazariy fizika bo'limidan doktor Milosh Mixalskiy kvant hisoblashning rivojlanish istiqbollarini tushuntiradi. Universitet. . Kvant ma'lumotlari ko'plab intuitiv bo'lmagan xususiyatlarga ega, masalan, nusxa ko'chirish mumkin emas, klassik ma'lumotni nusxalash esa muammoli emas. Shuningdek, yaqinda ma'lum bo'ldiki, kvant ma'lumotlari salbiy bo'lishi mumkin, bu ayniqsa hayratlanarli, chunki biz odatda ma'lumotlarning bir qismini olgan tizim undan ko'proq narsani o'z ichiga olishini kutamiz. Biroq, klassik inson nuqtai nazaridan eng diqqatga sazovor va ayni paytda kvant ma'lumotlarining tashuvchisi sifatida kvant holatlarining potentsial juda foydali xususiyati ulardan holatlarning superpozitsiyalarini yaratish qobiliyatidir.
Zamonaviy kompyuterlar klassik bitlar bilan ishlaydi, ular istalgan vaqtda shartli ravishda "0" va "1" deb ataladigan ikkita holatdan birida bo'lishi mumkin. Kvant bitlari har xil: ular har qanday holatlar aralashmasida (superpozitsiyada) mavjud bo'lishi mumkin va faqat biz ularni o'qiganimizda, qiymatlar "0" yoki "1" qiymatini oladi. Farqni qayta ishlangan axborot miqdori ortishi bilan ko'rish mumkin. Klassik 10-bitli kompyuter bunday registrning 1024 (2^10) holatidan faqat bittasini bir bosqichda qayta ishlay oladi, ammo kvant-bitli kompyuter ularning barchasini qayta ishlay oladimi? ham bir qadamda.
Kvant bitlar sonini, aytaylik, 100 ga oshirish, bir tsiklda ming milliard milliard milliarddan ortiq holatni qayta ishlash imkoniyatini ochadi. Shunday qilib, etarli miqdordagi kvant bitlari bilan ishlaydigan kompyuter juda qisqa vaqt ichida kvant ma'lumotlarini qayta ishlash uchun ma'lum algoritmlarni amalga oshirishi mumkin, masalan, katta natural sonlarni tub omillarga ajratish bilan bog'liq. Millionlab yillarni hisoblash o'rniga, natija bir necha soat yoki hatto daqiqalarda tayyor bo'ladi.
Kvant ma'lumotlari allaqachon o'zining birinchi tijorat dasturini topdi. Kvant kriptografiya qurilmalari, ma'lumotlarni qayta ishlashning kvant qonunlari almashtirilgan kontentning to'liq maxfiyligini kafolatlaydigan ma'lumotlarni shifrlash usullari bozorda bir necha yillardan beri mavjud. Ayni paytda kvant shifrlash ba'zi banklar tomonidan qo'llaniladi, kelajakda texnologiya muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin va, masalan, to'liq xavfsiz bankomat operatsiyalari yoki Internetga ulanish imkonini beradi. Oyiga ikki marta nashr etilgan "Matematik fizika bo'yicha ma'ruzalar" prof. Ingarden Quantum Information Theory — Nikolay Kopernik universiteti Fizika institutining matematik fizika boʻlimi tomonidan chop etilgan ikki davriy nashrdan biri; ikkinchisi "Ochiq tizimlar va axborot dinamikasi". Ikkala jurnal ham Filadelfiya Tomson Scientific Master Journalning eng nufuzli ilmiy jurnallar ro'yxatiga kiritilgan. Bundan tashqari, “Ochiq tizimlar va axborot dinamikasi” Fan va oliy taʼlim vazirligi reytingida eng yuqori ball toʻplagan toʻrtta (60 tadan) Polsha ilmiy jurnali guruhiga kiritilgan. (Material Kvant texnologiyalari milliy laboratoriyasi va Torun shahridagi Nikolay Kopernik universiteti Fizika institutining press-reliziga asoslangan)
