Fizyczne podstawy przetwarzania informacji

Identyfikacją podstawowych praw rządzących przetwarzaniem informacji przez układy kwantowo-mechaniczne zajmuje się Marcin Pawłowski z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego. Bada on protokoły komunikacyjne takie jak kryptografia czy kompresja wiadomości. Uzyskane wyniki pozwalają dokonywać analizy bezpieczeństwa tych protokołów zarówno przez osoby zainteresowane określeniem parametrów swojego produktu, jak i klientów, którzy kupują gotowe rozwiązania.

"W teorii informacji kluczowym pojęciem są zasoby. Takie zasoby to pamięć - na przykład ilość wolnego miejsca na twardym dysku; czas - na przykład program grający w szachy musi wykonać ruch w jedną minutę; komunikacja - na przykład szybkość złącza internetowego" - tłumaczy PAP naukowiec.

Jak wyjaśnia, mechanika kwantowa opisuje świat na poziomie mikroskopowym, gdzie wszystko wygląda zupełnie inaczej niż w naszej skali. Istnieją tam takie obiekty, które mogą być potraktowane jako zasoby dla teorii informacji. Takich obiektów nie można znaleźć nigdzie indziej.

"Są to na przykład kubity, czyli obiekty w których zawarta informacja ulegnie zniszczeniu, jeśli osoba która ją odczytuje nie zna metody zapisu; singlety, czyli obiekty które, choć same nie pozwalają na komunikację, umożliwiają wykonanie tych samych zadań przy mniejszym na nią zapotrzebowaniu" - wylicza fizyk.

Dodaje, że można też wyobrazić sobie zasoby, które nie są dostępne nawet przy użyciu mechaniki kwantowej.

Marcin Pawłowski bada ograniczenia narzucane przez mechanikę kwantową na możliwe ataki na protokoły kryptograficzne. Rezultaty jego prac pozwalają na ocenę protokołów kryptograficznych w sposób operacyjny, bez potrzeby znajomości parametrów urządzeń w nim zastosowanych.

"W moich pracach badam, jakie zasoby dopuszczane są przez poszczególne prawa fizyki. Pozwala to na lepsze zrozumienie możliwości przetwarzania informacji w urządzeniach opartych o technologie kwantowe" - mówi rozmówca PAP.

Zaznacza, że na razie nie widzi dużych możliwości współpracy z gospodarką. Jego wyniki teoretyczne wymagają technologii, która nie będzie jeszcze dostępna przez kilka lub kilkanaście lat.

W ocenie zarządu województwa pomorskiego badania Pawłowskiego są na tyle cenne, że warto wesprzeć młodego naukowca. Stypendium "InnoDoktorant" przyznane ze środków Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki nie miało bezpośredniego wpływu na tempo prac badawczych, ale - jak stwierdza stypendysta - zapewniło mu bezpieczeństwo finansowe, dzięki któremu może skoncentrować się na własnych badaniach. Złożył już rozprawę doktorską, a obronę planuje na wrzesień. Jego promotorem jest prof. dr hab. Marek Żukowski. KOL

PAP - Nauka w Polsce