Teoretyczne podstawy informatyki kwantowej

Informatyka kwantowa to multidyscyplinarna dyscyplina nauki i techniki wywodząca się z fizyki, matematyki, informatyki i techniki. Zasadniczym jej celem jest zrozumienie tego, jak podstawowe prawa fizyki kwantowej mogą zostać wykorzystane w celu ulepszenia procesów gromadzenia, transmisji i przetwarzania informacji, ze szczególnym uwzględnieniem poprawy szeroko rozumianej wydajności obliczeń, tj. skrócenia czasu obliczeń oraz uzyskanie dostępu do znacznie większych zasobów pamięciowych.

Bezpośrednią inspiracją dla informatyki kwantowej jest odkrycie, że prawa mechaniki kwantowej mogą znaleć zastosowanie do szybszego wykonywania bardzo ważnych i trudnych zadań obliczeniowych. Zjawiska kwantowe znalazły już zastosowanie do tworzenia nowych protokołów kryptograficznych (kwantowy transfer kluczy) z zasady niemożliwych do złamania, teleportacji stanów kwantowych małych układów fotonów i obliczania niektórych funkcji przy mniejszej liczbie kroków, niż w przypadku jakiegokolwiek klasycznego komputera (obliczenia kwantowe i algorytmy kwantowe).

Prowadzone badania skupiają się na:

• układach kwantowych złożonych z wielu części i ich zastosowań do konstrukcji protokołów kwantowej transmisji, w szczególności protokołów teleportacji
• komunikacji kwantowej realizowanej za pomocą łańcuchów spinów, a także za pomocą bezpośredniego zastosowania tzw. kwantowych routerów opartych o protokół teleportacji kwantowej
• rozwoju oprogramowania: do symulacji pracy komputera kwantowego metodą opartą o technikę obwodów kwantowych, do symulacji kwantowych systemów otwartych przez zastosowanie metody kwantowych trajektorii, kontynuowana jest także praca nad napisaniem przybornika Matlab do badania splątań wieloczęściowych.