量子信息論

波利亞克發表了一篇文章，首次出現這個術語：量子資訊理論。 今年 40 月，這個理論物理學最受歡迎的分支之一慶祝了雙週年紀念：它成立 90 週年和它的老大誕生 1975 週年。 XNUMX年，教授。 托倫哥白尼大學物理研究所的Roman S. Ingarden發表了他的著作《量子資訊理論》。

羅曼·S·英加登

這項工作為量子資訊理論的系統結構提供了第一個輪廓，量子資訊理論現在是物理學「最熱門」的領域之一。 她出生時有很多人在場。 六十年代和七十年代之交，在教授的領導下。 托倫尼古拉斯·哥白尼大學數學物理系的英加登對資訊理論與現代物理學其他基本理論之間的關係進行了研究。 當時，許多科學著作都研究了熱力學和量子過程中資訊流的模式。 「在那些年裡，這是一種極其創新的方法，一種智力上的奢侈，在物理學和哲學之間取得了平衡。 他在世界上有一小群支持者，他們經常拜訪我們的研究所，直接與英加登教授的團隊一起工作？ ？ 教授說。 Andrzej Jamiolkowski 來自尼古拉斯哥白尼大學物理研究所。 正是在那時，今天常用的林布拉德-科薩科夫斯基進化產生器和賈米奧爾科夫斯基同構的概念被引入理論物理學。 教授。 事實證明，英加登對於物理學中資訊概念的根本重要性的認識是準確的。

在90年代，由於量子物理實驗技術的快速發展，首次使用光子等量子物體來儲存和傳輸資訊進行了實驗。 這項經驗為開發新型高效量子通訊技術鋪平了道路。 這項成果引起了科學技術界的極大興趣。 量子資訊理論已經成為現代物理學的一個成熟且極其時尚的分支。 目前，世界各地的科學中心都在研究與量子資訊相關的問題，這是物理學中最熱門、發展最活躍的領域之一，具有廣闊的前景。

現代計算機根據經典物理定律運行。 然而，電子電路變得如此之小，以至於您很快就會注意到量子世界的特徵效應。 那麼小型化的過程本身就會迫使我們將遊戲規則從經典轉向量子，解釋了量子計算的發展前景，來自哥白尼大學物理研究所理論物理系的Milosz Michalski博士。 。 量子資訊有很多非直覺的特性，例如無法複製，複製經典資訊則沒有問題。 最近人們也知道，量子訊息可能是負的，這尤其令人驚訝，因為我們通常會期望一個系統在收到訊息後，會包含更多訊息。 然而，從經典人類的角度來看，量子態作為量子資訊載體的潛在非常有用的屬性是從它們創建狀態疊加的能力。

現代電腦使用經典位元進行操作，在任何給定時間只能處於兩種狀態之一，通常稱為“0”和“1”。 量子位元則不同：它們可以以任何狀態混合（疊加）存在，並且只有當我們讀取它們時，值才會呈現“0”或“1”值。 隨著處理的資訊量的增加，可以看出差異。 一台經典的 10 位元電腦一步只能處理這樣一個暫存器的 1024 (2^10) 個狀態之一，但是一台量子位元電腦可以處理所有這些狀態嗎？ 也一步到位。

例如，增加量子位元的數量到 100，將開啟在單一週期內處理超過千億億個狀態的可能性。 因此，具有足夠量子位元的電腦可以在很短的時間內實現某些用於處理量子資料的演算法，例如處理將大自然數分解為質因數的演算法。 無需計算數百萬年，只需幾個小時甚至幾分鐘即可得出結果。

量子信息已經找到了它的第一個商業應用。 量子密碼設備是一種數據加密方法，其中信息處理的量子定律保證交換內容的完全機密性，已在市場上銷售多年。 目前，一些銀行使用量子加密，未來該技術很可能會失敗並允許，例如，完全安全的 ATM 交易或互聯網連接。 每月出版兩次“數學物理報告”，介紹教授的開創性工作。 Ingarden Quantum Information Theory，是哥白尼大學物理研究所數學物理係出版的兩本期刊之一； 另一個是“開放系統和信息動力學”。 這兩本期刊都在 Philadelphia Thomson Scientific Master Journal 的最具影響力的科學期刊名單上。 此外，“開放系統和信息動力學”被列入波蘭科學和高等教育部排名中得分最高的四本（共 60 份）波蘭科學期刊。 （材料基於量子技術國家實驗室和托倫尼古拉斯·哥白尼大學物理研究所的新聞稿）