Loading

Informacja kwantowa Ryszard Horodecki (Międzynarodowe Centrum Teorii Technologii Kwantowych, Uniwersytet Gdański)

Przyzwyczailiśmy się już do tego, że Natura daje się matematycznie opisywać, choć nie jest oczywiste dlaczego tak jest.

Moc profetyczna wielkich teorii takich jak mechanika Newtona czy elektrodynamika klasyczna jest imponująca. Nic dziwnego, że w dziewiętnastym wieku zaprzątały one najtęższe umysły i mało zwracano uwagi na zjawiska, wobec których te teorie były bezradne, jak w przypadku zjawiska zmiany koloru rozżarzonych kamieni w dogasającym ognisku, które pasterze obserwowali od niepamiętnych czasów.

Rąbek tajemnicy uchylił Max Planck, który w 1900. roku udowodnił, że pełny opis tego zjawiska domaga się wprowadzenia koncepcji kwantów energii. Po bez mała ćwierć wieku zmagań z kwantową enigmą ludzkość otrzymała osobliwy prezent - kwantową inskrypcję, w formie zbioru przepisów określających sposób probabilistycznego przewidywania wyników przyszłych pomiarów w laboratoriach. Odkryta niezależnie przez Wernera Heisenberga i Erwina Schrӧdingera, zapisana w abstrakcyjnym języku przestrzeni Hilberta wydawała się urągać fizycznej rzeczywistości, a opisywała ją z dokładnością do kilkunastu miejsc po przecinku.

Wyłamywała się tradycyjnym klasycznym pojęciom takim jak trajektoria, cząstka, fala. Wyeliminowała demona Laplace’a, zamazała podział między obserwatorem i światem obserwowalnym.

Zrewolucjonizowała podstawy naszej cywilizacji, co symbolizują takie urządzenia jak fotokomórka, laser, tranzystor, zegar atomowy.

W zakresie dostępnych technologii nie znaleziono żadnego empirycznego faktu sprzecznego z kwantową inskrypcją.

Do połowy dwudziestego wieku panowało przekonanie, że została ona do końca rozszyfrowana. Trzy publikacje: Alberta Einsteina, Borysa Podolskiego i Nathana Rosena (EPR), Erwina Schrӧdingera i Johna Bella zburzyły poznawczą idyllę.

Okazało się, że matematyczny formalizm kwantowej inskrypcji kryje wiele niespodzianek.

Co najbardziej intrygujące, przewiduje on istnienie osobliwych korelacji między własnościami odległych cząstek zwanych kwantowym splątaniem, które nie zależą od odległości, a są silniejsze, jak dowiódł John Bell, niż korelacje przewidywane przez lokalne deterministyczne teorie.

Późniejsze odkrycia kryptografii kwantowej, kwantowej teleportacji, gęstego kodowania utwierdziły fizyków, że splątanie stanowi egzotyczny ale realny zasób, pozwalający wykonywać zadania niemożliwe do wykonania przy pomocy metod klasycznych. Te spektakularne efekty przyczyniły się istotnie do wyodrębnienia fundamentalnego pojęcia - kwantowej informacji, które leży u podstaw dynamicznie rozwijającej się dziedziny - kwantowej teorii informacji.

W tym wykładzie zilustruję niezwykłe cechy kwantowej informacji, które w połączeniu z rozwojem nowoczesnych kwantowych technologii otwarły nowe horyzonty w fizyce kwantowej potencjalnie mogące wpłynąć na różne dziedziny naszego życia.

Prowadzą one bowiem do nowych technologii takich jak kwantowe cyberbezpieczeństwo, kwantowa komunikacja, kwantowa metrologia, w dalszej perspektywie obiecując budowę kwantowego komputera.

Zaakcentuję też udział rodzimych ośrodków w rozwoju tej fascynującej dziedziny.

Prof. dr hab. inż. członek rzecz. PAN Ryszard Horodecki jest współtwórcą podstaw teorii informacji kwantowej.

Pracuje w Międzynarodowym Centrum Teorii Technologii Kwantowych Uniwersytetu Gdańskiego. Współtworzył gdański ośrodek, który jest jednym z wiodących centrów badań w tej awangardowej dziedzinie.

Główny organizator Krajowego Centrum Informatyki Kwantowej, zrzeszającego 7 wyższych uczelni oraz CFT PAN i IF PAN, jego pierwszy dyrektor (2007-2019). Beneficjent licznych grantów polskich i UE w tym ERC Advanced Grant. Laureat m. in. nagrody Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, Miasta Gdańska im. Jana Heweliusza, Polskiego Towarzystwa Fizycznego im. Wojciecha Rubinowicza (zespołowej), Komitetu Fizyki Polskiej Akademii Nauk.

Zespół naukowców pod kierownictwem prof. Horodeckiego wypracował m. in. efektywną metodę detekcji kwantowego splątania.

Wspólnie badacze dokonali także odkrycia osobliwego rodzaju splątania zwanego związanym splątaniem, a także wnieśli istotny wkład w dziedzinę teorii kanałów kwantowych i przetwarzania kwantowej informacji.

Ryszard Horodecki wolne chwile poświęca poezji.

Jest autorem opublikowanych przez Wydawnictwo Marpress i przełożonych na język angielski tomików poezji „Sum ergo cogito” i „Arras z Andromedy”.

25 kwietnia 2020 r. godz. 13:00

Audytorium 0.03 Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Credits:

Created with the photos and graphics provided by Ryszard Horodecki