量子情報理論

Polyak は、量子情報理論という用語が初めて登場する論文を発表しました。 理論物理学の最も人気のあるセクションの 40 つであるこのセクションは 90 月に、その存在 1975 周年と長老の生誕 XNUMX 周年という二重の記念日を祝いました。 XNUMX年に教授。 トルンのニコラウス・コペルニクス大学物理学研究所のローマン・S・インガルデンは、著書『情報の量子理論』を出版した。

ローマン・S・インガルデン

この研究は、現在物理学で「最も注目されている」分野の 60 つである量子情報理論の体系的な構造図を初めて提示しました。 多くの人が彼女の出産に立ち会いました。 70年代からXNUMX年代にかけて、教授の指導の下で。 トルンにあるニコラウス・コペルニクス大学の数理物理学科のインガルデンは、情報理論と現代物理学の他の基礎理論との関係について研究を実施しました。 当時、熱力学および量子プロセスにおける情報移動のパターンが研究された多くの科学論文が作成されました。 「当時、それは非常に革新的なアプローチであり、物理学と哲学の境界でバランスをとった一種の知的贅沢でした。 世界には、インガーデン教授のチームと直接仕事をするために私たちの研究所を頻繁に訪れる少数の支持者がいたのでしょうか？ ? 教授は言う。 ニコラウス・コペルニクス大学物理学研究所のアンジェイ・ジャミオルコウスキー氏。 今日一般的に使用されているリンドブラッド・コサコフスキーの進化生成器とヤミオルコフスキーの同型性の概念が理論物理学に導入されたのはこの時でした。 教授インガルデンは、物理学における情報の概念の基本的な重要性に関して正確であることが判明しました。

90年代には、量子物理学の実験方法が急速に発展したため、情報の保存と送信に光子などの量子物体を使用して最初の実験が行われました。 この経験は、量子通信のための新しい高性能技術の開発への道を切り開きました。 この結果は、科学技術の世界に大きな関心を呼び起こしました。 量子情報理論は、現代物理学の本格的で非常にファッショナブルな分野になりました。 現在、量子情報に関連する問題は世界中の研究センターで研究されており、これは物理学の中で最も人気があり、ダイナミックに発展しており、将来性のある分野の XNUMX つです。

現代のコンピューターは古典物理法則に従って動作します。 しかし、電子回路は非常に小さくなっているため、量子の世界に特有の効果にすぐに気づくでしょう。 そして、微細化のプロセスそのものが、ゲームのルールを古典から量子に変更せざるを得なくなるだろうと、ニコラウス・コペルニクス物理学研究所理論物理学科のミロス・ミハルスキー博士は、量子コンピューティングの発展の見通しについて説明する。大学。 。 量子情報には、コピーが不可能であるなど、多くの非直感的な特性がありますが、古典的な情報のコピーには問題はありません。 また、最近、量子情報がマイナスになる可能性があることが知られるようになりました。これは特に驚くべきことです。なぜなら、私たちは通常、情報の一部を受け取ったシステムには、さらに多くの情報が含まれると期待しているからです。 しかし、古典的な人間の観点から見て、量子情報の伝達体としての量子状態の最も注目すべき特性であると同時に潜在的に非常に有用な特性は、それらの状態から状態の重ね合わせを作成できる能力です。

現代のコンピューターは古典的なビットで動作しますが、このビットは常に、条件付きで「0」または「1」と呼ばれる 0 つの状態のいずれか一方にしかなりません。 量子ビットは異なります。状態のあらゆる混合（重ね合わせ）で存在することができ、それを読み取った場合にのみ、値は「1」または「10」の値になります。 処理される情報量が増加すると、その違いがわかります。 従来の 1024 ビット コンピューターは、このようなレジスタの 2 (10^XNUMX) の状態のうち XNUMX つの状態を XNUMX ステップでしか処理できませんが、量子ビット コンピューターはそれらすべてを処理できるのでしょうか。 それもワンステップで。

量子ビットの数をたとえば 100 に増やすと、XNUMX サイクルで XNUMX 億を超える状態を処理できる可能性が広がります。 したがって、十分な数の量子ビットで動作するコンピュータは、量子データを処理するための特定のアルゴリズム、たとえば、大きな自然数を素因数に因数分解するアルゴリズムを非常に短時間で実装できる可能性があります。 何百万年もかけて計算する代わりに、結果はわずか数時間、場合によっては数分で得られます。

量子情報は、すでに最初の商用アプリケーションを見つけています。 情報処理の量子法則が交換コンテンツの完全な機密性を保証するデータ暗号化方法である量子暗号デバイスは、数年前から市場で入手可能です。 現時点では、一部の銀行で量子暗号が使用されていますが、将来的にはこの技術が失敗する可能性が高く、たとえば、完全に安全な ATM トランザクションやインターネット接続が可能になるでしょう。 月60回発行の「Reports on Mathematical Physics」。 Ingarden Quantum Information Theory は、ニコラウス コペルニクス大学物理学研究所の数理物理学科によって発行された XNUMX つの定期刊行物の XNUMX つです。 もう一つは「オープンシステムと情報ダイナミクス」です。 どちらのジャーナルも、フィラデルフィア トムソン サイエンティフィック マスター ジャーナルの最も影響力のある科学ジャーナルのリストに掲載されています。 さらに、「オープン システムと情報ダイナミクス」は、科学および高等教育省のランキングで最高のスコアを持つ XNUMX つの (XNUMX のうち) ポーランドの科学雑誌のグループに含まれています。 (この資料は、国立量子技術研究所およびトルンのニコラウス・コペルニクス大学物理学研究所からのプレスリリースに基づいています)