Улога интерпретација квантне механике у развоју квантне технологије

Постепени научни развој у области Заснивања квантне механике довео је до појаве великог броја њених интерпретација (тумачења) које представљају саму научну основу развоја квантне технологије. У једном интервјуу, Антон Цајлингер (Anton Zeilinger) каже: „Ово поље [квантна информатика и рачунање] не би ни постојало да се људи нису бавили заснивањем квантне механике“.

Проблеми у тумачењу (интерпретацији) теорије квантне механике природно су постављали питања на која су различите њене интерпретације давале различите одговоре. Пратећи неке од тих одговора, истраживачи су, корак по корак, утирали пут ка новој технологији. Овде ће бити дато само пар примера који илуструју непосредну везу самих основа квантне механике и квантне технологије.

Квантна сплетеност, врло брзо уочена као сама основа квантне механике, водила је закључку да би квантна механика могла бити непотпуна теорија. Прецизније, појавила се могућност да постоји подквантни ниво, такозваних, скривених варијабли (hidden variables), као права физичка основа о којој квантна механика наизглед ништа не говори. Елаборирајући ову идеју исказану у, такозваном, ЕПР парадоксу, Дејвид Бом (David Bohm) је разрадио појам скривених варијабли. На основи тога је Џон Бел (John S. Bell) успоставио своју славну неједнакост. Савремена теорија квантне информације приступа Беловој неједнакости као квантитативном мерилу, такозване, квантне нелокалности – што је један од основних ресурса за квантно-информатичко процесирање.

Пратећи основе, такозване, Еверетове интерпретације Многих Светова квантне механике (Everett Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics), Дејвид Дојч (David Deutsch) уводи појам, ствара метод и даје пример за тај појам кроз први квантни алгоритам (Дојчов алгоритам). У питању је појам квантног рачунања. Од те, 1985. године, развој области квантног рачунања иде тим путем којег је створио и означио Дојч – у питању је, такозвани, модел-кола квантног рачунања. Сви алтернативни приступи квантном рачунању се пореде са Дојчовим моделом-кола квантног рачунања.

Постојање неортогоналних квантних стања (чега нема у свету класичне физике) има свој пандан у славним квантним релацијама неодређености за квантне опсервабле (величине које се мере у лабораторији). Подједнако интуитивно збуњујући и класично непостојећи, ови основни математички резултати стандардне квантне механике су рано препознати да нуде могућност, такозване, „квантне размене тајних кључева“ (quantum key distribution) која је још позната и под називом „квантна криптографија“.

Проблем квантног мерења водио је на више страна у развоју савремене Квантне физике. Фон Нојманова теорија квантног мерења водила је уопштењима која су довела до формирања Квантне метрологије док, са друге стране, уопштење фон Нојманове теорије је успоставило темеље Теорије отворених квантних система.

Зато се слободно може рећи да квантна технологија непосредно изниче из самих основа, тј., основних појмова, стандардне теорије квантне механике. Приде, поменути развој је довео до формулисања нових физичких наука, као што су Квантна теорија информације, Квантна теорија рачунања, Теорија отворених квантних система, Квантна метрологија и друге – све ове науке, заједно са квантном механиком у свом језгру, чине савремену Квантну физику.

Стога је за очекивати да ће даљи напредак области квантне технологије проистећи, макар једним делом, из даљег продубљивања нашег разумевања квантне механике. У неком тренутку то би могло довести до појаве нових физичких наука, као и до појаве новог облика и формулације саме квантне механике као својеврсног „повратног ефекта“, а онда и новог круга научног и технолошког развоја.