"Kwantowa teoria informacji należy obecnie do najmodniejszych działów fizyki. W jej narodzinach uczestniczyło wiele osób, jednak to praca prof. Romana S. Ingardena po raz pierwszy prezentowała zarys systematycznej konstrukcji kwantowej teorii informacji" - informuje Narodowe Laboratorium Technologii Kwantowych (NLTK) w przekazanym PAP komunikacie.

NLTK przypomina, że na przełomie lat 60. i 70. w kierowanym przez prof. Ingardena Zakładzie Fizyki Matematycznej UMK prowadzono badania nad związkiem teorii informacji z innymi podstawowymi teoriami współczesnej fizyki. Powstało wówczas wiele prac naukowych, w których dociekano reguł rządzących przepływem informacji w procesach termodynamicznych i kwantowych.

"W tamtych latach było to niezwykle nowatorskie podejście, swoista ekstrawagancja intelektualna, balansująca na pograniczu fizyki i filozofii. Na świecie miało wąską rzeszę zwolenników, którzy często odwiedzali nasz instytut, aby bezpośrednio współpracować z zespołem profesora Ingardena" - wspomina prof. Andrzej Jamiołkowski z Instytutu Fizyki UMK.

W 1976 roku prof. Ingarden opublikował pracę "Quantum Information Theory", podsumowującą wcześniejsze wyniki. W artykule tym prawdopodobnie po raz pierwszy pojawia się termin "kwantowa teoria informacji" i koncepcja systematycznego jej rozwijania jako uogólnienia klasycznej wersji - teorii informacji Shannona.

Jak zauważa NLTK, intuicje prof. Ingardena dotyczące fundamentalnego znaczenia pojęcia informacji w fizyce okazały się trafne. W latach 90. ubiegłego wieku, dzięki gwałtownemu rozwojowi technik doświadczalnych fizyki kwantowej, przeprowadzono pierwsze eksperymenty z użyciem obiektów kwantowych, takich jak np. fotony, do zapisywania i przesyłania informacji. Doświadczenia te otworzyły drogę do opracowania nowych, niezwykle wydajnych kwantowych technologii komunikacyjnych.

Wyniki wywołały olbrzymie zainteresowanie świata nauki i techniki. Kwantowa teoria informacji stała się pełnoprawną i niezwykle modną gałęzią dzisiejszej fizyki. Obecnie zagadnienia związane z informacją kwantową są badane w ośrodkach naukowych całego świata, jest to jedna z najpopularniejszych i najdynamiczniej rozwijających się gałęzi fizyki, obiecującej przyszłości.

"Współczesne komputery działają według reguł fizyki klasycznej. Obwody elektroniczne stają się jednak tak małe, że niedługo będzie można w nich zauważyć efekty charakterystyczne dla świata kwantów. Wówczas sam proces miniaturyzacji zmusi nas do zmiany reguł gry, z klasycznych na kwantowe" - wyjaśnia perspektywy rozwoju informatyki kwantowej dr Miłosz Michalski z Zakładu Fizyki Teoretycznej Instytutu Fizyki UMK.

Komputer operujący na dostatecznie wielu bitach kwantowych mógłby w niezwykle krótkim czasie realizować pewne kwantowe algorytmy przetwarzania danych, np. dotyczące rozkładu wielkich liczb naturalnych na czynniki pierwsze. Zamiast po milionach lat obliczeń, wynik byłby gotowy po upływie zaledwie godzin lub nawet minut.

"Ponieważ algorytmy kwantowe korzystają z innych praw fizyki niż algorytmy wykonywane na klasycznych komputerach, nagle okazało się, że pewne zagadnienia mogłyby być za ich pomocą rozwiązywane znacznie szybciej" - powiedział prof. Ingarden w wywiadzie dla NTLK.

Jak wyjaśnia NLTK, informacja kwantowa znalazła już pierwsze zastosowania komercyjne. Od kilku lat na rynku są dostępne urządzenia do kryptografii kwantowej, metody szyfrowania danych, w której kwantowe prawa przetwarzania informacji gwarantują całkowitą dyskrecję wymienianych treści. Na razie kwantowe szyfrowanie stosują niektóre banki, w przyszłości technologia z pewnością stanieje i pozwoli np. na realizację całkowicie bezpiecznych transakcji bankomatowych lub połączeń internetowych.

Osiągnięcia prof. Ingardena, który kończy w tym roku 90 lat, zostaną uhonorowane podczas 42. Sympozjum Fizyki Matematycznej. Ta cykliczna międzynarodowa konferencja jest organizowana co roku w Instytucie Fizyki UMK. Jej najbliższa edycja odbędzie się między 19 a 22 czerwca.

Toruńskie sympozja cieszą się dużym uznaniem na arenie międzynarodowej. W tegorocznej edycji uczestniczyć będzie stu fizyków i matematyków z najważniejszych ośrodków naukowych Polski i świata. Omawiane podczas konferencji zagadnienia oprócz kwantowej teorii informacji będą dotyczyć także klasycznej i kwantowej teorii grawitacji, mechaniki kwantowej i relatywistycznej astrofizyki. EKR

PAP - Nauka w Polsce

agt/bsz