Theori Gwybodaeth Cwantwm
Cyhoeddodd Polyak y papur y mae'r term yn ymddangos ynddo gyntaf: theori gwybodaeth cwantwm. Ym mis Mehefin, dathlodd yr un hon o adrannau mwyaf poblogaidd ffiseg ddamcaniaethol ben-blwydd dwbl: 40 mlynedd ers ei fodolaeth a 90 mlynedd ers geni'r hynaf. Yn 1975 prof. Cyhoeddodd Roman S. Ingarden o'r Sefydliad Ffiseg ym Mhrifysgol Nicolaus Copernicus yn Torun ei waith "Quantum Theory of Information".
Rhufeinig S. Ingarden
Cyflwynodd y gwaith hwn am y tro cyntaf ddiagram strwythur systematig o theori gwybodaeth cwantwm, sydd bellach yn un o feysydd "poethaf" ffiseg. Mynychodd llawer o bobl ei genedigaeth. Ar droad y 60au a'r 70au, dan arweiniad prof. Ingarden yn Adran Ffiseg Fathemategol Prifysgol Nicolaus Copernicus yn Toruń, cynhaliwyd astudiaethau ar y berthynas rhwng theori gwybodaeth a damcaniaethau sylfaenol eraill ffiseg fodern. Ar y pryd, crëwyd llawer o bapurau gwyddonol, lle astudiwyd patrymau symudiad gwybodaeth mewn prosesau thermodynamig a chwantwm. “Yn y blynyddoedd hynny, roedd yn ddull hynod arloesol, yn fath o afradlondeb deallusol, gan gydbwyso ar y ffin rhwng ffiseg ac athroniaeth. Yn y byd, a oedd ganddo dorf gyfyng o gefnogwyr a oedd yn aml yn ymweld â'n sefydliad i weithio'n uniongyrchol gyda thîm yr Athro Ingarden? ? medd prof. Andrzej Jamiolkowski o'r Sefydliad Ffiseg ym Mhrifysgol Nicolaus Copernicus. Dyna pryd y cyflwynwyd y cysyniadau a ddefnyddir yn gyffredin o gynhyrchydd esblygiadol Lindblad-Kossakovsky ac isomorphism Yamiolkovsky i ffiseg ddamcaniaethol. prof. Trodd Ingarden allan i fod yn gywir o ran pwysigrwydd sylfaenol y cysyniad o wybodaeth mewn ffiseg.
Yn y 90au, oherwydd datblygiad cyflym y dulliau arbrofol o ffiseg cwantwm, cynhaliwyd yr arbrofion cyntaf gan ddefnyddio gwrthrychau cwantwm megis ffotonau i storio a throsglwyddo gwybodaeth. Arweiniodd y profiad hwn y ffordd ar gyfer datblygu technolegau perfformiad uchel newydd ar gyfer cyfathrebu cwantwm. Cododd y canlyniadau ddiddordeb mawr ym myd gwyddoniaeth a thechnoleg. Mae theori gwybodaeth cwantwm wedi dod yn gangen hynod ffasiynol o ffiseg fodern. Ar hyn o bryd, mae materion yn ymwneud â gwybodaeth cwantwm yn cael eu hastudio mewn canolfannau ymchwil ledled y byd; dyma un o'r meysydd ffiseg mwyaf poblogaidd sy'n datblygu'n ddeinamig ac sydd â dyfodol gwych.
Mae cyfrifiaduron modern yn gweithredu yn unol â chyfreithiau ffiseg glasurol. Fodd bynnag, mae cylchedau electronig yn mynd mor fach fel y byddwch yn sylwi cyn bo hir ar effeithiau sy'n nodweddiadol o'r byd cwantwm. Yna bydd yr union broses o miniaturization yn ein gorfodi i newid rheolau'r gêm o'r clasurol i'r cwantwm, yn esbonio'r rhagolygon ar gyfer datblygu cyfrifiadura cwantwm, meddai Dr Milos Michalsky o Adran Ffiseg Damcaniaethol Sefydliad Ffiseg Nicolaus Copernicus Prifysgol. . Mae gan wybodaeth Quantum lawer o briodweddau nad ydynt yn reddfol, megis bod yn amhosibl ei gopïo, tra nad yw copïo gwybodaeth glasurol yn broblemus. Daeth yn hysbys hefyd yn ddiweddar y gall gwybodaeth cwantwm fod yn negyddol, sy'n arbennig o syndod, oherwydd rydym fel arfer yn disgwyl y bydd y system, ar ôl derbyn cyfran o wybodaeth, yn cynnwys mwy ohoni. Fodd bynnag, y mwyaf rhyfeddol, o safbwynt dynol clasurol, ac ar yr un pryd eiddo a allai fod yn ddefnyddiol iawn o wladwriaethau cwantwm fel cludwyr gwybodaeth cwantwm yw'r gallu i greu arosodiadau o wladwriaethau oddi wrthynt.
Mae cyfrifiaduron modern yn gweithredu gyda darnau clasurol, na all ar unrhyw adeg fod ond mewn un o ddau gyflwr, a elwir yn amodol "0" a "1". Mae darnau cwantwm yn wahanol: gallant fodoli mewn unrhyw gymysgedd (arosodiad) o wladwriaethau, a dim ond pan fyddwn yn eu darllen, mae'r gwerthoedd yn cymryd y gwerth "0" neu "1". Gellir gweld y gwahaniaeth gyda chynnydd yn swm y wybodaeth a brosesir. Dim ond mewn un cam y gall cyfrifiadur 10-did clasurol brosesu un o gyflyrau 1024 (2^10) cofrestr o'r fath, ond gall cyfrifiadur cwantwm-did eu prosesu i gyd? hefyd mewn un cam.
Bydd cynyddu nifer y darnau cwantwm i, dyweder, 100 yn agor y posibilrwydd o brosesu dros fil biliwn biliwn o daleithiau mewn un cylchred. Felly, gallai cyfrifiadur sy'n gweithredu gyda nifer digonol o ddarnau cwantwm, mewn cyfnod byr iawn, weithredu algorithmau penodol ar gyfer prosesu data cwantwm, er enghraifft, y rhai sy'n ymwneud â ffactorio niferoedd naturiol mawr yn ffactorau cysefin. Yn hytrach na chyfrifo miliynau o flynyddoedd, bydd y canlyniad yn barod mewn ychydig oriau neu hyd yn oed funudau.
Mae Quantum information eisoes wedi dod o hyd i'w gymhwysiad masnachol cyntaf. Mae dyfeisiau cryptograffeg cwantwm, dulliau amgryptio data y mae deddfau cwantwm prosesu gwybodaeth yn gwarantu cyfrinachedd llwyr y cynnwys a gyfnewidir, wedi bod ar gael ar y farchnad ers sawl blwyddyn. Ar hyn o bryd, mae rhai banciau'n defnyddio amgryptio cwantwm, yn y dyfodol mae'n debygol y bydd y dechnoleg yn methu ac yn caniatáu, er enghraifft, trafodion ATM hollol ddiogel neu gysylltiadau Rhyngrwyd. Cyhoeddir ddwywaith y mis "Adroddiadau ar Ffiseg Fathemategol", sy'n cyflwyno gwaith arloesol prof. Mae Ingarden Quantum Information Theory, yn un o ddau gyfnodolyn a gyhoeddwyd gan Adran Ffiseg Fathemategol Sefydliad Ffiseg Prifysgol Nicolaus Copernicus; y llall yw "Systemau Agored a Deinameg Gwybodaeth". Mae'r ddau gyfnodolyn ar restr y Philadelphia Thomson Scientific Master Journal o'r cyfnodolion gwyddonol mwyaf dylanwadol. Yn ogystal, mae "Systemau Agored a Deinameg Gwybodaeth" wedi'i gynnwys yn y grŵp o bedwar (allan o 60) o gyfnodolion gwyddonol Pwylaidd sydd â'r sgoriau uchaf yn safle'r Weinyddiaeth Gwyddoniaeth ac Addysg Uwch. (Mae'r deunydd yn seiliedig ar ddatganiad i'r wasg gan y Labordy Cenedlaethol Technolegau Cwantwm a Sefydliad Ffiseg Prifysgol Nicolaus Copernicus yn Toruń)
