תורת המידע הקוונטי
פוליאק פרסם את המאמר בו מופיע לראשונה המונח: תורת המידע הקוונטית. ביוני חגג אחד הקטעים הפופולריים ביותר בפיזיקה תיאורטית יום שנה כפול: 40 שנה לקיומו ו-90 שנה להולדת הבכור. בשנת 1975 פרופ. רומן ס. אינגרדן מהמכון לפיזיקה של אוניברסיטת ניקולאוס קופרניקוס בטורון פרסם את עבודתו "תורת הקוונטים של מידע".
רומן ס. אינגרדן
עבודה זו הציגה לראשונה תרשים מבנה שיטתי של תורת המידע הקוונטי, שהוא כעת אחד התחומים ה"חמים" ביותר בפיזיקה. אנשים רבים השתתפו בלידתה. בתחילת שנות ה-60 וה-70, בהדרכתו של פרופ. אינגרדן במחלקה לפיזיקה מתמטית של אוניברסיטת ניקולאוס קופרניקוס בטורון, בוצע מחקר על הקשר בין תורת המידע לתיאוריות בסיסיות אחרות של הפיזיקה המודרנית. באותה תקופה נוצרו מאמרים מדעיים רבים, שבהם נחקרו דפוסי תנועת המידע בתהליכים תרמודינמיים וקוונטיים. "באותן שנים, זו הייתה גישה חדשנית ביותר, סוג של פזרנות אינטלקטואלית, המאזנת על הגבול בין פיזיקה לפילוסופיה. בעולם, האם היה לו קהל מצומצם של תומכים שביקרו לעתים קרובות במכון שלנו כדי לעבוד ישירות עם הצוות של פרופסור אינגרדן? ? אומר פרופ. אנדז'יי ג'מיולקובסקי מהמכון לפיזיקה באוניברסיטת ניקולאוס קופרניקוס. זה היה אז שהמושגים של המחולל האבולוציוני של לינדבלד-קוסקובסקי והאיזומורפיזם של ימיולקובסקי, הנפוצים כיום, הוכנסו לפיזיקה התיאורטית. פרופ' אינגרדן התברר כמדויק לגבי החשיבות הבסיסית של מושג המידע בפיזיקה.
בשנות ה-90, עקב ההתפתחות המהירה של שיטות הניסוי של הפיזיקה הקוונטית, בוצעו הניסויים הראשונים באמצעות עצמים קוונטיים כמו פוטונים לאחסון והעברת מידע. ניסיון זה סלל את הדרך לפיתוח טכנולוגיות חדשות בעלות ביצועים גבוהים לתקשורת קוונטית. התוצאות עוררו עניין רב בעולם המדע והטכנולוגיה. תורת המידע הקוונטית הפכה לענף מלא ואופנתי ביותר של הפיזיקה המודרנית. כיום, סוגיות הקשורות למידע קוונטי נחקרות במרכזי מחקר ברחבי העולם; זהו אחד התחומים הפופולריים והמתפתחים ביותר בפיזיקה עם עתיד גדול.
מחשבים מודרניים פועלים על פי חוקי הפיזיקה הקלאסית. עם זאת, מעגלים אלקטרוניים הולכים ונעשים כל כך קטנים עד שבקרוב תבחינו בהשפעות האופייניות לעולם הקוונטי. ואז עצם תהליך המזעור יאלץ אותנו לשנות את כללי המשחק מקלאסי לקוונטי, מסביר את הסיכויים לפיתוח המחשוב הקוונטי, ד"ר מילוש מיכלסקי מהמחלקה לפיזיקה תיאורטית של המכון לפיזיקה של ניקולאוס קופרניקוס אוּנִיבֶרְסִיטָה. . למידע קוונטי יש מאפיינים רבים שאינם אינטואיטיביים, כגון בלתי אפשרי להעתיק, בעוד העתקת מידע קלאסי אינה בעייתית. לאחרונה נודע גם שמידע קוונטי יכול להיות שלילי, וזה מפתיע במיוחד, כי בדרך כלל אנו מצפים שהמערכת, לאחר שקיבלה חלק מהמידע, תכיל יותר ממנו. עם זאת, המאפיין המדהים ביותר, מנקודת המבט האנושית הקלאסית, ובאותו הזמן הפוטנציאלי השימושי ביותר של מצבים קוונטיים כנשאי מידע קוונטי הוא היכולת ליצור מהם סופרפוזיציות של מצבים.
מחשבים מודרניים פועלים עם ביטים קלאסיים, אשר בכל עת יכולים להיות רק באחד משני מצבים, הנקראים באופן מותנה "0" ו- "1". ביטים קוונטיים שונים: הם יכולים להתקיים בכל תערובת (סופרפוזיציה) של מצבים, ורק כאשר אנו קוראים אותם, הערכים מקבלים את הערך "0" או "1". ניתן לראות את ההבדל עם עלייה בכמות המידע המעובד. מחשב 10 סיביות קלאסי יכול לעבד רק אחד מ-1024 (2^10) המצבים של אוגר כזה בשלב אחד, אבל מחשב סיביות קוונטי יכול לעבד את כולם? גם בצעד אחד.
הגדלת מספר הביטים הקוונטיים ל-100, למשל, תפתח את האפשרות לעבד למעלה מאלף מיליארד מיליארד מיליארד מדינות במחזור אחד. לפיכך, מחשב הפועל עם מספר מספק של סיביות קוונטיות יוכל, תוך זמן קצר מאוד, ליישם אלגוריתמים מסוימים לעיבוד נתונים קוונטיים, למשל, אלו הנוגעים לפירוק של מספרים טבעיים גדולים לגורמים ראשוניים. במקום לחשב מיליוני שנים, התוצאה תהיה מוכנה תוך מספר שעות או אפילו דקות.
מידע קוונטי כבר מצא את היישום המסחרי הראשון שלו. מכשירי הצפנה קוונטיים, שיטות הצפנת נתונים שבהן החוקים הקוונטיים של עיבוד מידע מבטיחים סודיות מלאה של התוכן המוחלף, זמינות בשוק כבר מספר שנים. כרגע משתמשים בהצפנה קוונטית בחלק מהבנקים, בעתיד סביר להניח שהטכנולוגיה תיכשל ותאפשר למשל עסקאות כספומט מאובטחות לחלוטין או חיבורי אינטרנט. מתפרסם פעמיים בחודש "דוחות על פיזיקה מתמטית", המציג את עבודתו החלוצית של פרופ. Ingarden Quantum Information Theory, הוא אחד משני כתבי עת שפורסמו על ידי המחלקה לפיזיקה מתמטית של המכון לפיזיקה של אוניברסיטת ניקולאוס קופרניקוס; השני הוא "מערכות פתוחות ודינמיקת מידע". שני כתבי העת נמצאים ברשימת כתבי העת המדעיים המשפיעים ביותר של כתב העת המדעי של פילדלפיה תומסון. כמו כן, "מערכות פתוחות ודינמיקת מידע" נכללת בקבוצה של ארבעה (מתוך 60) כתבי עת מדעיים פולניים בעלי הציונים הגבוהים ביותר בדירוג משרד המדע וההשכלה הגבוהה. (החומר מבוסס על הודעה לעיתונות מהמעבדה הלאומית לטכנולוגיות קוונטיות ומהמכון לפיזיקה של אוניברסיטת ניקולאוס קופרניקוס בטורון)
