Szyfrowanie kwantowe, bezpieczeństwo danych, teleportacja. Nobel z fizyki i jego praktyczne aspekty

Źródło:
tvnmeteo.pl

Poznaliśmy laureatów tegorocznej Nagrody Nobla 2022 w dziedzinie fizyki. Szwedzka Akademia Nauk nagrodziła trzech naukowców między innymi za badania nad naruszeniem nierówności Bella. O praktycznych aspektach tej dziedziny mówi w rozmowie z tvnmeteo.pl profesor doktor habilitowany Andrzej Wysmołek, fizyk z Uniwersytetu Warszawskiego.

W roku 2022 laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki zostali John F. Clauser, Alain Aspect i Anton Zeilinger. Komitet Noblowski docenił ich niezależne prace i eksperymenty związane "ze splątanymi fotonami, ustaleniem naruszenia nierówności Bella i pionierską informatyką kwantową". O praktycznych aspektach badań prowadzonych przez laureatów portal tvnmeteo.pl zapytał prof. dr. hab. Andrzeja Wysmołka z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Po co nam szyfrowanie kwantowe?

Po ogłoszeniu we wtorek decyzji liczni komentatorzy zwracali uwagę, że "to nie tylko nagroda z fizyki, ale i nagroda z filozofii". Nasz rozmówca podkreślił jednak, że "oprócz filozoficznych aspektów tej nagrody istnieją aspekty bardzo praktyczne". Wyjaśnił, że wyniki uzyskane przez Clausera, Aspecta i Zeilingera mogą znaleźć zastosowanie przede wszystkim w szyfrowaniu kwantowym - technologii zabezpieczania danych. Jak dodał, technologia ta może być wykorzystana w takich codziennych sytuacjach, jak korzystanie z internetu, w tym z bankowości elektronicznej.

- Przesyłanie informacji to jest coś, co jest dla nas bardzo ważne. Nie chcemy, żeby jakiś komputer złamał szyfry i włamał się do naszego konta bankowego - tłumaczył fizyk. Zaznaczył, że stopniowo wchodzimy w etap, w którym coraz częściej będziemy stykać się z tego typu technologiami i wprowadzenie ich do naszego codziennego życia to tylko kwestia czasu.

- To, co wiele lat temu pokazał profesor Zeilinger w zakresie przesyłania bezpiecznej informacji, w tej chwili staje się już codziennością - dodał Wysmołek.

Problem kluczy szyfrujących

Ekspert zaznaczył, że kwantowe szyfrowanie jest kompatybilne z internetem w niemal takiej postaci, w jakiej używamy go obecnie. Zanim jednak będziemy mogli naprawdę skorzystać z dobrodziejstw, jakie zapewnia ta technologia, niezbędne będzie rozwiązanie kilku kwestii, przede wszystkim związanych z przesyłaniem kluczy szyfrujących.  

- Musimy mieć dodatkowe kanały, w których będziemy te klucze obsługiwać - wyjaśnił Wysmołek. - Technologia jest bardzo podobna (do obecnej - red.), tylko trzeba rozwiązać kwestie zasięgu, ale to się będzie rozwijać - przewidywał.

Od strony technologicznej konieczne będzie rozwiązanie jeszcze jednego problemu: "jak wyprodukować coś, o czego cechach dowiemy się dopiero, gdy ktoś to sprawdzi".

Jak dowiemy się, że ktoś "grzebał przy naszych danych"?

Fizyk podkreślił, że "podstawy tego procesu są nam znane, na co wskazuje eksperyment z parą splątanych fotonów": dopóki któregoś nie zmierzymy, jego własności są nieokreślone, natomiast w momencie pomiaru jednego z nich, jego własności staną się określone, a jednocześnie doskonale skorelowane z analogicznymi własnościami drugiego fotonu.

- Kluczowe jest, że nieokreśloność fotonu nie wynikała z naszej niewiedzy, ale była fundamentalną cechą układu - wyjaśnił fizyk, kontynuując opis wspomnianego eksperymentu. - Dzięki temu, jeśli korelacje między fotonami są dostatecznie silne - a to jest związane właśnie z łamaniem nierówności Bella, za co została przyznana nagroda Nobla - mamy gwarancję, że nikt inny po drodze nie dokonywał pomiarów i że komunikacja jest bezpieczna. W świecie rządzonym fizyką klasyczną nie mielibyśmy tego rodzaju gwarancji bezpieczeństwa - podkreślił profesor Wysmołek.

- To jest bardzo ważne: jeśli informacje zostaną sprawdzone w niepożądany sposób, to wtedy dowiemy się, że ktoś grzebał przy naszych danych - dodał.

Kwantowa teleportacja

Wyniki badań Clausera, Aspecta i Zeilingera są omawiane przez ekspertów również w kontekście zjawiska kwantowej teleportacji. Nie jest to jednak teleportacja w takim znaczeniu, jakie znamy z literatury science fiction. Dotyczy ona stanów materii. Wysmołek tłumaczy to na przykładzie pary elektronów.

- Teleportacja to jest przekazywanie informacji na podstawie wiedzy o tym, z czego składał się układ wyjściowy i jaka była korelacja między nimi - wyjaśnił. - Elektrony mają taką własność, jak spin (moment pędu - red.). Gdy mamy parę elektronów o przeciwnym spinie, a jeden z nich się oddali, będziemy od razu wiedzieć, jaki był jego spin, na podstawie tego drugiego - dodał.

Ekspert przyznał przy tym, że fizyczna teleportacja, na przykład człowieka, jest daleko poza naszym zasięgiem.

- Potrzebne jest dużo energii, by człowieka złożyć z atomów. Atomy nie dbają o to, w czyim ciele są. To piękne, że potrafią tworzyć takie struktury, jak ludzie, którzy mogą następnie myśleć o takich zjawiskach - stwierdził.

PAP/Maciej Zieliński

Autorka/Autor:as//rzw

Źródło: tvnmeteo.pl

Pozostałe wiadomości

Najbliższe dni przyniosą zróżnicowaną pogodę. Na początku tygodnia będzie pogodnie i ciepło. Aura zacznie się nieco psuć w środę, bo tego dnia prognozowane są opady deszczu. Mocniej popadać ma w czwartek - miejscami w ciągu 12 godzin może spaść ponad 20 litrów na metr kwadratowy.

Czeka nas pogodowy miszmasz

Czeka nas pogodowy miszmasz

Źródło:
tvnmeteo.pl

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej wydał alarmy pierwszego i drugiego stopnia. Synoptycy ostrzegają przed wysoką temperaturą. Sprawdź, gdzie żar poleje się z nieba.

Niebezpieczny skwar. W mocy pomarańczowe i żółte alarmy

Niebezpieczny skwar. W mocy pomarańczowe i żółte alarmy

Źródło:
IMGW

W związku z wysoką temperaturą i bezdeszczową aurą Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej ostrzega przez zagrożeniem pożarowym w lasach. Sprawdź, gdzie szczególnie uważać, by nie zaprószyć ognia.

Uwaga na zagrożenie pożarowe w lasach. Gdzie jest największe

Uwaga na zagrożenie pożarowe w lasach. Gdzie jest największe

Źródło:
IMGW CMM

Na szlaku na górę Rausu na wyspie Hokkaido w Japonii znaleziono ciało turysty, na którego wcześniej rzucił się niedźwiedź. Mężczyzna zmarł w wyniku odniesionych obrażeń. Władze tego regionu apelowały wcześniej o zachowanie szczególnej ostrożności z powodu pojawiania się tych zwierząt.

Niedźwiedź rzucił się na turystę. Mężczyzna nie przeżył

Niedźwiedź rzucił się na turystę. Mężczyzna nie przeżył

Źródło:
Australian Broadcasting Corporation, AFP, NHK, The Japan Times

W sobotę w pobliżu wschodniego wybrzeża Australii zarejestrowano trzęsienie ziemi. W wyniku wstrząsu o magnitudzie 5,6 kilkanaście tysięcy osób na kilka godzin zostało pozbawionych dostępu do prądu.

Trzęsienie ziemi w Australii. Kilkanaście tysięcy domów bez prądu

Trzęsienie ziemi w Australii. Kilkanaście tysięcy domów bez prądu

Źródło:
Reuters, Australian Broadcasting Corporation

Hiszpania wciąż zmaga się z pożarami. Trudna sytuacja panuje zwłaszcza na północy kraju, w Galicji, gdzie strażacy walczyli z ogniem całą noc. Akcję gaśniczą utrudnia pogoda.

Pożary nie ustają. "Ludzie są przestraszeni"

Pożary nie ustają. "Ludzie są przestraszeni"

Źródło:
Reuters, theobjective.com

Pogoda na dziś. Sobota 16.08 w części kraju może przynieść niewielkie opady deszczu. W większości regionów powinno być jednak pogodnie. Termometry pokażą od 23 do 32 stopni Celsjusza.

Pogoda na dziś - sobota, 16.08. Już nie tak upalnie, miejscami może popadać

Pogoda na dziś - sobota, 16.08. Już nie tak upalnie, miejscami może popadać

Źródło:
tvnmeteo.pl

Na wielu nadmorskich kąpieliskach wywieszono czerwone flagi, co oznacza, że nie można z nich korzystać. Powodem są m.in. trudne warunki pogodowe, w tym wysokie fale i silne prądy wsteczne.

Czerwone flagi na kąpieliskach. Tu nie można wchodzić do wody

Czerwone flagi na kąpieliskach. Tu nie można wchodzić do wody

Źródło:
PAP

W Bolesławcu odbywa się właśnie 31. Bolesławieckie Święto Ceramiki. To prawdziwa gratka dla tych, którzy chcą poznać aktualne trendy w ceramice. Impreza przyciąga rzesze turystów z Polski, ale także z innych krajów.

W Bolesławcu trwa wielkie święto ceramiki

W Bolesławcu trwa wielkie święto ceramiki

Źródło:
tvnmeteo.pl

Huragan Erin przybrał na sile i jest huraganem drugiej kategorii w pięciostopniowej skali Saffira-Simpsona. Towarzyszący żywiołowi wiatr wieje w porywach z prędkością 155 kilometrów na godzinę.

Huragan Erin przybrał na sile. Przyniesie ulewy i silny wiatr

Huragan Erin przybrał na sile. Przyniesie ulewy i silny wiatr

Źródło:
Reuters, NHC, ABC News

Uważajmy w sobotę na promieniowanie słoneczne, bo prognozowany jest wysoki indeks UV. Oznacza to, że w godzinach 11-16 może być niebezpieczne.

Wysoki indeks UV. Uważajmy na prażące słońce

Wysoki indeks UV. Uważajmy na prażące słońce

Źródło:
IMGW, tvnmeteo.pl

Dwa dni ulew, które nawiedziły północno-zachodni Pakistan, doprowadziły do powstania gwałtownych powodzi. Na skutek żywiołu zginęło ponad 300 osób. Nadal trwają poszukiwania zaginionych.

"To było jak koniec świata". Trwają poszukiwania zaginionych

"To było jak koniec świata". Trwają poszukiwania zaginionych

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, Associated Press, Reuters

Rząd Portugalii poinformował, że nie ma już wystarczających środków, by samodzielnie radzić sobie z szalejącym ogniem. W związku z tym uruchomiono w piątek europejski mechanizm ochrony ludności. Potwierdzono pierwszą ofiarę śmiertelną żywiołu, z którym kraj zmaga się od kilku tygodni.

Nie radzą sobie z szalejącym żywiołem. Proszą o pomoc inne kraje

Nie radzą sobie z szalejącym żywiołem. Proszą o pomoc inne kraje

Źródło:
PAP, sicnoticias.pt

Mieszkańcy Sztokholmu i okolic zostali w piątek wezwani do oszczędzania wody. To rzadki problem w tym mieście, przez co wiele osób przyjęło prośbę z lekkim niedowierzaniem. Niecodzienny apel jest związany z suszą i wysoką temperaturą jednego z jezior.

Apel do mieszkańców europejskiej stolicy o oszczędzanie wody

Apel do mieszkańców europejskiej stolicy o oszczędzanie wody

Źródło:
PAP

W słowackiej wsi Hybie niedaleko Liptowskiego Mikułasza niedźwiedź zaatakował mężczyznę na spacerze z psem. Do zdarzenia doszło zaledwie 100 metrów od zabudowań. Spacerowicz doznał obrażeń i trafił do szpitala.

Niedźwiedź zaatakował blisko domów, mężczyzna trafił do szpitala

Niedźwiedź zaatakował blisko domów, mężczyzna trafił do szpitala

Źródło:
PAP

Test rakiety chińskiej firmy LandSpace Technology zakończył się niepowodzeniem z powodu "anomalii". To kolejna próba wysłania w kosmos rakiety napędzanej metanem przez tego producenta.

Nieudany test chińskiej rakiety

Nieudany test chińskiej rakiety

Źródło:
Reuters

Amerykańskie służby uratowały mężczyznę, który przez dwa dni był uwięziony za wodospadem niedaleko rzeki Kern w Kalifornii. Podczas akcji poszukiwawczej wykorzystano drona.

Był uwięziony za wodospadem przez dwa dni

Był uwięziony za wodospadem przez dwa dni

Źródło:
CBS News, Los Angeles Times

W czwartek wieczorem niebo nad Polską rozświetlił bolid, czyli jasny meteor. Obiekt zarejestrowała stacja obserwacyjna sieci Skytinel. Zjawisko zostało uchwycone na nagraniu.

Kula ognia przecięła niebo. "Widok był niesamowity"

Kula ognia przecięła niebo. "Widok był niesamowity"

Źródło:
Skytinel, tvnmeteo.pl

Amerykańskie Centrum Prognoz Klimatycznych (CPC) przekazało, jakie zjawisko będzie wpływać na warunki pogodowe na półkuli północnej w najbliższych miesiącach. Według meteorologów, jesienią i wczesną zimą ma pojawić się La Nina.

La Nina, później ENSO. One mają rządzić pogodą

La Nina, później ENSO. One mają rządzić pogodą

Źródło:
Reuters, CPC

Wchodzimy właśnie w apogeum sierpniowej fali gorąca. Widać jednak jej kres. Po afrykańskim skwarze, który czeka nas w piątek, temperatura wracać ma do typowego przebiegu w formie sinusoidy. Widoczny jest jednak trend spadkowy - lekki, ale wyraźnie pokazujący już schyłek lata - na najbliższe cztery tygodnie.

Gorąco przypuści jeszcze dwa szturmy. Jaka będzie końcówka wakacji

Gorąco przypuści jeszcze dwa szturmy. Jaka będzie końcówka wakacji

Źródło:
TVN24+

Króliki z czarnymi, przypominającymi macki naroślami, wyrastającymi z głów i pysków, amerykańskie media nazwały "królikami zombie". Jak się jednak okazuje, przyczyną takiego wyglądu jest wirus.

Media piszą o "królikach zombie". Co powoduje taki ich wygląd?

Media piszą o "królikach zombie". Co powoduje taki ich wygląd?

Źródło:
CBS News, Forbes

W ostatnich dniach obszar metropolitalny Meksyku nawiedzały silne opady, które spowodowały zalanie setek domów w podmiejskich gminach. Ulewy zakłóciły także funkcjonowanie miejscowego lotniska.

Największe opady od ponad 70 lat

Największe opady od ponad 70 lat

Źródło:
Reuters, jornada.com.mx

Na trasie pielgrzymki w Indiach w Kaszmirze doszło do powodzi błyskawicznej, w wyniku której śmierć poniosły co najmniej 60 osób. Ratownicy poszukują ponad 200 kolejnych.

Powódź na trasie pielgrzymki. Wielu zabitych, setki zaginionych

Powódź na trasie pielgrzymki. Wielu zabitych, setki zaginionych

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, Reuters, deccanherald.com

Izrael mierzy się z największą falą upałów w tym roku. W dzień temperatura miejscami zbliża się do 50 stopni Celsjusza, niezwykle gorąco jest także nocą. Skwar zaczął już zbierać śmiertelne żniwo.

38 stopni Celsjusza już o 5 rano. Dwie ofiary śmiertelne

38 stopni Celsjusza już o 5 rano. Dwie ofiary śmiertelne

Źródło:
PAP, Times of Israel

Za nami najsłynniejsza "noc spadających gwiazd" na półkuli północnej. Perseidy, błyszczące dzieci komety 109P/Swift-Tuttle, przecinały niebo z największą częstotliwością w cyklu swojej aktywności. Jeśli nie udało nam się zaobserwować tego zjawiska, spokojnie - rój meteorów będzie aktywny jeszcze przez około dwa tygodnie. Spoglądając w niebo, wielu z nas może jednak się zastanawiać, czy aby dawniej Perseidy nie prezentowały się bardziej imponująco. Gwiazdozbiory chyba też kiedyś były jaśniejsze. A co się stało z Drogą Mleczną?

Ciemność, którą utraciliśmy. Jej brak niszczy nasze ciała i umysły

Ciemność, którą utraciliśmy. Jej brak niszczy nasze ciała i umysły

Źródło:
TVN24+

Tysiące strażaków walczą z falą pożarów na Starym Kontynencie. Ogień szaleje między innymi w Hiszpanii, Portugalii oraz na Bałkanach. Służby prowadzą akcje ewakuacyjne. Walkę z żywiołem utrudniają trudne warunki atmosferyczne.

Tysiące ewakuowanych, poważnie ranni. Pożary trawią Europę

Tysiące ewakuowanych, poważnie ranni. Pożary trawią Europę

Źródło:
PAP, European Commision

Po przejściu przez Tajwan tajfun Podul dotarł nad południowo-wschodnie wybrzeże Azji. Stracił na sile i stał się burzą tropikalną, ale wywołał wiele szkód w chińskiej prowincji Fujian oraz w Hongkongu.

Podul sieje spustoszenie. Potężne ulewy i setki rannych

Podul sieje spustoszenie. Potężne ulewy i setki rannych

Źródło:
PAP, Reuters

Węgierskie służby wprowadziły najwyższe, czerwone, alarmy przed upałami. Według prognoz do końca tygodnia termometry w tym kraju mogą pokazać nawet 35 stopni Celsjusza. Z powodu utrzymującego się skwaru w wielu regionach występuje wysokie zagrożenie pożarowe.

Szykują się na najgorętszy okres w tym sezonie. W mocy zakazy i czerwone alarmy

Szykują się na najgorętszy okres w tym sezonie. W mocy zakazy i czerwone alarmy

Źródło:
PAP

Jak bezpiecznie pić napoje izotoniczne podczas upałów? Według ekspertów powinniśmy zachować umiar w ich spożywaniu - ich nadmierne picie może okazać się szkodliwe. W dbaniu o odpowiednie nawodnienie pomóc mogą nam domowe sposoby.

Wielu z nas pije je podczas upałów. W nadmiarze mogą być szkodliwe

Wielu z nas pije je podczas upałów. W nadmiarze mogą być szkodliwe

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Na zachodzie Islandii trwają przygotowania do przyszłorocznego całkowitego zaćmienia Słońca. Wydarzenie cieszy się ogromnym zainteresowaniem wśród turystów, którzy już rezerwują hotele. Kolejna szansa na tak efektowne zjawisko będzie tam dopiero za ponad 100 lat.

Odliczają dni do efektownego zjawiska. "Rezerwacje szybko się wyczerpią"

Odliczają dni do efektownego zjawiska. "Rezerwacje szybko się wyczerpią"

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Na wyspie Sao Vicente wchodzącej w skład Wysp Zielonego Przylądka trwa wielkie sprzątanie po powodzi, jaka nawiedziła ten region w poniedziałek. W wyniku kataklizmu zginęło tam co najmniej dziewięć osób. Rząd Republiki Zielonego Przylądka ogłosił żałobę narodową.

Rekordowe opady doprowadziły do powodzi. Ogłoszono żałobę narodową

Rekordowe opady doprowadziły do powodzi. Ogłoszono żałobę narodową

Źródło:
Reuters, PAP, Watchers.news

Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba znaleźli mocne dowody na istnienie olbrzymiej planety krążącej wokół Alfy Centauri A. Jeśli odkrycie zostanie potwierdzone, będzie to kamień milowy w bezpośrednich obserwacjach egzoplanet - uważają eksperci.

Ten gazowy olbrzym może odmienić badania egzoplanet

Ten gazowy olbrzym może odmienić badania egzoplanet

Źródło:
PAP, science.nasa.gov