Nadharia ya Habari ya Quantum

Polyak alichapisha karatasi ambayo neno linaonekana kwa mara ya kwanza: nadharia ya habari ya quantum. Mnamo Juni, hii moja ya sehemu maarufu zaidi za fizikia ya kinadharia iliadhimisha kumbukumbu ya miaka mbili: kumbukumbu ya miaka 40 ya uwepo wake na kumbukumbu ya miaka 90 ya kuzaliwa kwa mzee. Mwaka 1975 Prof. Roman S. Ingarden kutoka Taasisi ya Fizikia ya Chuo Kikuu cha Nicolaus Copernicus huko Torun alichapisha kazi yake "Nadharia ya Quantum ya Habari".

Roman S. Inngarden

Kazi hii kwa mara ya kwanza iliwasilisha mchoro wa muundo wa utaratibu wa nadharia ya habari ya quantum, ambayo sasa ni moja ya maeneo "moto zaidi" ya fizikia. Watu wengi walihudhuria kuzaliwa kwake. Mwanzoni mwa miaka ya 60 na 70, chini ya uongozi wa Prof. Ingarden katika Idara ya Fizikia ya Hisabati ya Chuo Kikuu cha Nicolaus Copernicus huko Torun, utafiti ulifanyika kuhusu uhusiano kati ya nadharia ya habari na nadharia nyingine za msingi za fizikia ya kisasa. Wakati huo, karatasi nyingi za kisayansi ziliundwa, ambayo mifumo ya harakati ya habari katika michakato ya thermodynamic na quantum ilisomwa. "Katika miaka hiyo, ilikuwa mbinu ya ubunifu sana, aina ya ubadhirifu wa kiakili, kusawazisha kwenye mpaka kati ya fizikia na falsafa. Je! ulimwenguni, alikuwa na umati finyu wa wafuasi ambao mara nyingi walitembelea taasisi yetu kufanya kazi moja kwa moja na timu ya Profesa Ingarden? ? anasema Prof. Andrzej Jamiolkowski kutoka Taasisi ya Fizikia katika Chuo Kikuu cha Nicolaus Copernicus. Wakati huo ndipo dhana za jenereta ya mageuzi ya Lindblad-Kossakovsky na isomorphism ya Yamiolkovsky, ambayo hutumiwa kwa kawaida leo, ilianzishwa katika fizikia ya kinadharia. Prof. Ingarden iliibuka kuwa sahihi kuhusu umuhimu wa kimsingi wa wazo la habari katika fizikia.

Katika miaka ya 90, kwa sababu ya maendeleo ya haraka ya mbinu za majaribio za fizikia ya quantum, majaribio ya kwanza yalifanywa kwa kutumia vitu vya quantum kama vile fotoni kuhifadhi na kusambaza habari. Uzoefu huu ulifungua njia kwa ajili ya maendeleo ya teknolojia mpya za utendaji wa juu kwa mawasiliano ya quantum. Matokeo hayo yaliamsha shauku kubwa katika ulimwengu wa sayansi na teknolojia. Nadharia ya habari ya Quantum imekuwa tawi kamili na la mtindo sana la fizikia ya kisasa. Kwa sasa, maswala yanayohusiana na habari ya quantum yanasomwa katika vituo vya utafiti kote ulimwenguni; hii ni moja wapo ya maeneo maarufu na yanayoendelea ya fizikia yenye mustakabali mzuri.

Kompyuta za kisasa hufanya kazi kulingana na sheria za fizikia ya classical. Walakini, mizunguko ya elektroniki inakua ndogo sana hivi karibuni utaona athari ambazo ni tabia ya ulimwengu wa quantum. Kisha mchakato sana wa miniaturization utatulazimisha kubadili sheria za mchezo kutoka kwa classical hadi quantum, anaelezea matarajio ya maendeleo ya kompyuta ya quantum, Dk Milos Michalsky kutoka Idara ya Fizikia ya Kinadharia ya Taasisi ya Fizikia ya Nicolaus Copernicus. Chuo kikuu. . Maelezo ya Quantum yana sifa nyingi zisizo angavu, kama vile kutowezekana kunakili, huku kunakili maelezo ya kitambo sio shida. Pia hivi karibuni ilijulikana kuwa habari ya quantum inaweza kuwa mbaya, ambayo inashangaza sana, kwa sababu tunatarajia kwamba mfumo, baada ya kupokea sehemu ya habari, utakuwa na zaidi yake. Walakini, cha kushangaza zaidi, kutoka kwa mtazamo wa kibinadamu wa kitamaduni, na wakati huo huo mali inayoweza kuwa muhimu sana ya majimbo ya quantum kama wabebaji wa habari ya quantum ni uwezo wa kuunda nafasi kuu za majimbo kutoka kwao.

Kompyuta za kisasa zinafanya kazi na bits za classical, ambazo wakati wowote zinaweza tu kuwa katika moja ya majimbo mawili, kwa masharti inayoitwa "0" na "1". Biti za quantum ni tofauti: zinaweza kuwepo katika mchanganyiko wowote (superposition) ya majimbo, na tu wakati tunapozisoma, maadili huchukua thamani "0" au "1". Tofauti inaweza kuonekana na ongezeko la kiasi cha habari kusindika. Kompyuta ya kawaida ya 10-bit inaweza tu kuchakata moja ya majimbo 1024 (2 ^ 10) ya rejista kama hiyo kwa hatua moja, lakini kompyuta ya quantum-bit inaweza kuchakata yote? pia katika hatua moja.

Kuongeza idadi ya biti za quantum hadi, tuseme, 100 itafungua uwezekano wa kuchakata zaidi ya majimbo bilioni bilioni katika mzunguko mmoja. Kwa hivyo, kompyuta inayofanya kazi na idadi ya kutosha ya bits za quantum inaweza, kwa muda mfupi sana, kutekeleza algorithms fulani kwa usindikaji wa data ya quantum, kwa mfano, wale wanaohusiana na factorization ya idadi kubwa ya asili katika mambo kuu. Badala ya kuhesabu mamilioni ya miaka, matokeo yatakuwa tayari kwa saa chache au hata dakika.

Maelezo ya Quantum tayari yamepata matumizi yake ya kwanza ya kibiashara. Vifaa vya cryptography ya Quantum, mbinu za usimbuaji data ambazo sheria za quantum za usindikaji wa habari huhakikisha usiri kamili wa yaliyomo, zimekuwa zinapatikana kwenye soko kwa miaka kadhaa. Kwa sasa, usimbaji fiche wa quantum hutumiwa na mabenki fulani, katika siku zijazo teknolojia itawezekana kushindwa na kuruhusu, kwa mfano, salama kabisa shughuli za ATM au miunganisho ya mtandao. Imechapishwa mara mbili kwa mwezi "Ripoti juu ya Fizikia ya Hisabati", ambayo inatoa kazi ya upainia ya Prof. Nadharia ya Habari ya Ingarden Quantum, ni mojawapo ya majarida mawili yaliyochapishwa na Idara ya Fizikia ya Hisabati ya Taasisi ya Fizikia ya Chuo Kikuu cha Nicolaus Copernicus; nyingine ni "Open Systems na Information Dynamics". Majarida yote mawili yako kwenye orodha ya Jarida la Philadelphia Thomson Scientific Master Journal ya majarida ya kisayansi yenye ushawishi mkubwa. Kwa kuongezea, "Mifumo Huria na Mienendo ya Habari" imejumuishwa katika kundi la majarida manne (kati ya 60) ya kisayansi ya Kipolandi yenye alama za juu zaidi katika orodha ya Wizara ya Sayansi na Elimu ya Juu. (Nyenzo hizi zinatokana na taarifa kwa vyombo vya habari kutoka kwa Maabara ya Kitaifa ya Teknolojia ya Quantum na Taasisi ya Fizikia ya Chuo Kikuu cha Nicolaus Copernicus huko Toruń)