Η πρώτη κβαντική επανάσταση, που ξεκίνησε στις αρχές του 20ού αιώνα με την σημαντική σευνεισφορά του Albert Einstein ανατρέπει την αντίληψή μας για τον κόσμο, εισάγει εντυπωσιακές έννοιες, όπως ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός, και οδηγεί σε σημαντικές εφευρέσεις: το τρανζίστορ, το λέιζερ, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα των υπολογιστών. Λιγότερο γνωστή, είναι η δεύτερη κβαντική επανάσταση που ξεκινά το 1935 με τη συζήτηση μεταξύ Einstein και Niels Bohr, ενώ καθίσταται δυνατή από τα τέλη της δεκαετίας του 1960, μέσω πειραματισμού με μεμονωμένα σωματίδια. Αυτή η επανάσταση, που εκτυλίσσεται ακόμη, βασίζεται στην παράδοξη έννοια των διεμπλεγμένων σωματιδίων, τα οποία συμπεριφέρονται με εξαιρετικά παρόμοιο τρόπο ακόμη και όταν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Αυτή η έννοια επιβεβαιώθηκε κυρίως χάρη στα πειράματα του Alain Aspect στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και ήδη βρίσκει συγκεκριμένες πρακτικές εφαρμογές, ιδίως στον τομέα της κρυπτογραφίας. Μπορεί στο μέλλον να οδηγήσει σε νέες τεχνολογίες, όπως η κβαντική πληροφορική.
Ο Alain Aspect (γεννημένος το 1947) είναι Γάλλος φυσικός, παγκοσμίως γνωστός για το θεμελιώδες έργο του στην κβαντική μηχανική. Κατά τη διάρκεια της καριέρας του, έχει αναλάβει κορυφαίες ερευνητικές και ακαδημαϊκές θέσεις στο Collège de France, στο Laboratoire Charles Fabry του Institut d’Optique, καθώς και ως καθηγητής και επικεφαλής της ομάδας ατομικής οπτικής στην École Polytechnique. Το έργο του έχει αναγνωριστεί με τις υψηλότερες επιστημονικές τιμές, όπως το Χρυσό Μετάλλιο του CNRS, το Βραβείο Wolf (2010) και το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2022, «για τα πειράματα με συν-πλεκόμενα (entangled) φωτόνια, που επιβεβαιώνουν την παραβίαση των ανισοτήτων Bell και την πρωτοποριακή επιστήμη της κβαντικής πληροφορικής» (διαβάστε επίσης: Alain Aspect: ο άνθρωπος που απέδειξε πειραματικά ότι ο Θεός παίζει ζάρια)
Το βιβλίο του Alain Aspect με τίτλο «O Αϊνστάιν και οι κβαντικές επαναστάσεις«, κυκλοφορεί από τις εκδόσεις εκκρεμές (μετάφραση: Ηρώ Κολέτσου), με πρόλογο για την ελληνική έκδοση από τον Γιάννη Ηλιόπουλο. Στραμμένο προς μια φυσική του μέλλοντος, το βιβλίο αυτό αφηγείται μια υπέροχη ιστορία της επιστήμης, στην οποία η πειραματική διαδικασία επέτρεψε να επιλυθούν φιλοσοφικές διαμάχες.
Ακολουθεί ένα μικρό απόσπασμα από το βιβλίο με τίτλο «Κβαντική κρυπτογραφία«:
«Ολοκληρώνοντας, ας αναφέρουμε μια απλούστερη εφαρμογή, ήδη αποδεδειγμένη επιτυχία της κβαντικής πληροφορίας: την κβαντική κρυπτογραφία. Λειτουργεί και μάλιστα τόσο καλά ώστε σήμερα κυκλοφορούν στην αγορά συστήματα κβαντικής κρυπτογραφίας. Τι σημαίνει αυτό; Η ασφάλεια στο διαδίκτυο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, βασίζεται στην κωδικοποίηση της πληροφορίας με ένα σύστημα κρυπτογραφίας τέτοιο ώστε ένα άτομο που προσπαθεί να αποκωδικοποιήσει το μήνυμα να μην μπορεί να το κάνει, επειδή οι υπολογιστές που διαθέτει έχουν περιορισμένη ισχύ. Αλλά ας φανταστούμε ότι ένας αντίπαλος διαθέτει υπολογιστές χίλιες φορές ταχύτερους από τους δικούς μας: τότε μπορεί να σπάσει τον κώδικά μας. Αυτό συνέβη, για παράδειγμα, στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο: ορισμένοι κώδικες που χρησιμοποιούσε το γερμανικό ναυτικό παραβιάστηκαν χάρη στους πρώτους υπολογιστές που λειτουργούσαν στο ΜΙΤ.
Αν ένα άτομο που προσπαθεί να αποκωδικοποιήσει το μήνυμά μας διαθέτει υπολογιστικά μέσα πολύ ανώτερα από τα δικά μας, μπορεί να σπάσει τον κώδικα. Είναι επίσης πιθανό να διαθέτει κάποιο άγνωστο σε εμάς μαθηματικό θεώρημα, το οποίο του επιτρέπει να παραγοντοποιεί μεγάλους αριθμούς. Κανείς δεν έχει αποδείξει ότι ένα τέτοιο θεώρημα δεν υπάρχει, και ούτε μπορούμε να αποκλείσουμε την ύπαρξή του. Η παραδοσιακή κρυπτογραφία βασίζεται επομένως στην υπόθεση ότι οι αντίπαλοί μας έχουν περίπου το ίδιο μαθηματικό και τεχνικό επίπεδο με εμάς.
Η κβαντική κρυπτογραφία είναι διαφορετικής φύσεως. Η ασφάλειά της βασίζεται στους νόμους της κβαντικής φυσικής. Όποιο κι αν είναι το τεχνικό επίπεδο ενός ατόμου που θέλει να σπάσει τον κώδικά μας, αυτό που θα περιορίσει τις δυνατότητές του να υποκλέψει το μήνυμα είναι οι κβαντικές ιδιότητες και όχι οι τεχνικοί του περιορισμοί. Γιατί; Επειδή, αν ο κατάσκοπος επιχειρήσει να διαβάσει μια πληροφορία πάνω σε ένα μεμονωμένο φωτόνιο που χρησιμοποιούμε, αναγκαστικά θα το διαταράξει, και μάλιστα με τρόπο τέτοιο ώστε εμείς θα μπορέσουμε να το αντιληφθούμε. Θα σταματήσουμε λοιπόν αμέσως τη μετάδοση πριν στείλουμε εμπιστευτικά δεδομένα.
Η θεμελιώδης ιδέα είναι ότι, στην κβαντική φυσική, δεν μπορούμε να κάνουμε μια μέτρηση σε ένα αντικείμενο, να αντλήσουμε μια πληροφορία, χωρίς να αφήσουμε κάποιο ίχνος. Αν διαθέτουμε τα κατάλληλα εργαλεία για να παρατηρήσουμε αν υπάρχει ίχνος ή όχι, τότε θα ξέρουμε αν υπάρχει κάποιος κατάσκοπος στη γραμμή ή αν μπορούμε να μεταδίδουμε με πλήρη ασφάλεια.
Οι δύο μέθοδοι κβαντικής κρυπτογραφίας που προτάθηκαν τις δεκαετίες 1980-1990 βασίζονται στα θεμελιώδη συστατικά της δεύτερης κβαντικής επανάστασης. Η μέθοδος των Charles Bennett και Gilles Brassard χρησιμοποιεί τη δυνατότητα ελέγχου και παρατήρησης μεμονωμένων φωτονίων, ενώ εκείνη του Artur Ekert ζεύγη διεμπλεγμένων φωτονίων. Σ’ αυτή την τελευταία περίπτωση, αν παρατηρηθεί παραβίαση των ανισοτήτων Bell, είμαστε βέβαιοι ότι δεν υπάρχει κατάσκοπος στη γραμμή. Πιο πρόσφατα, αυτές οι ιδέες επεκτάθηκαν και σε άλλους τύπους κβαντικών καταστάσεων του φωτός, τις λεγόμενες καταστάσεις συνεχών μεταβλητών.
Να λοιπόν μια εφαρμογή που προφανώς ενδιαφέρει τους στρατούς παγκοσμίως. Αλλά πέρα από αυτό, μπορούμε να σκεφτούμε τον αντίκτυπο που έχει στην κοινωνία η διαρροή εμπιστευτικών πληροφοριών. Είναι πιθανό η πλειοψηφία των κωδικοποιημένων πληροφοριών που κυκλοφορούν στο διαδίκτυο να καταγράφονται από τα «μεγάλα αυτιά» εδώ κι εκεί. Σήμερα, λόγω της κωδικοποίησης RSA, δεν μπορούν να τα αποκρυπτογραφήσουν, αλλά παρ’ όλα αυτά τα αποθηκεύουν. Σε δέκα χρόνια, με πιο ισχυρούς υπολογιστές, ενδέχεται να τα αποκωδικοποιήσουν. Τότε θα έχουμε μια νέα υπόθεση τύπου WikiLeaks, σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα, με δημοσιοποίηση, για παράδειγμα, διπλωματικών εγγράφων, ικανών να κλονίσουν τις διεθνείς σχέσεις. Η κβαντική κρυπτογραφία φαίνεται να αποτελεί μια αξιόπιστη προστασία απέναντι σε τέτοιους κινδύνους.»
πηγή: https://www.ekkremes.gr/portal/my_pages/bookdetails.php?id=184
Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΦΥΣΙΚΗ
physicsgg 
Σχολιάστε