Joanna Ellmann: Wiele osób myśląc o Twojej pracy może przywołać w pamięci takie postaci jak Marian Rejewski, Henryk Zygalski czy Jerzy Różycki, którzy złamali kod Enigmy. Tymczasem dziedzina nauki, której jesteś współtwórcą, kryptografia kwantowa, a tradycyjne szyfrowanie i łamanie kodów to dwie zupełnie inne kwestie. Nie chodzi w niej przecież o samo szyfrowanie wiadomości, nowy rodzaj szyfrów, ale o bezpieczną wymianę klucza kryptograficznego.
Artur Ekert: Najlepiej powiedzieć w ten sposób: zajmuję się fizyką informacji. Informacją, którą staram się nie opisywać w sposób matematyczny. Ilekroć używa się informacji, komunikacji – są one fizyczne. O tym ludzie w zasadzie nie myślą, bo wydaje się to oczywiste; jeśli rozmawiamy ze sobą, przesyłamy informacje, to zawsze jest proces fizyczny, zawsze istnieje jakiś fizyczny nośnik wiadomości. Są to m.in. fale akustyczne czy impulsy elektromagnetyczne – cokolwiek, ale zawsze jest w tym fizyka. Do niedawna ludzie patrzyli tylko i wyłącznie na matematyczną stronę komunikatu. Tymczasem fizycy zauważyli, że to w jaki sposób kodowana jest informacja, jaka fizyka stoi za tym nośnikiem, odgrywa ogromną rolę dlatego, że to, co możemy zrobić z danym komunikatem zależy od praw fizyki. Wszystko co się dzieje z informacją jest w jakiś sposób przez fizykę opisywane i jeśli odkrywamy nowe prawa fizyki, możemy także z informacją robić coś nowego. Ja zajmuję się tym, do jakiego stopnia odkrycia w świecie atomów, fotonów, w świecie tzw. mechaniki kwantowej pozwoliły nam procesować informacje w inny sposób. Tzn. chronić ją – tym się zajmuje kryptografia: żeby tylko uprawnione osoby miały dostęp do danej informacji, ale także sprawić, aby jej procesowanie w komputerach przebiegało w szybszy, bardziej sprawny sposób. Nie można było tego zrobić wcześniej dlatego, że odkryliśmy nowe prawa fizyki. Teraz pojawia się pytanie: no dobrze, to co nowego można zrobić? To pytanie jest nadal otwarte. To jest kwestia ochrony, czyli kryptografii kwantowej, mocy obliczeniowej komputerów itd. Nie wiemy dokąd nas ta droga zaprowadzi, ale jest ciekawa.
Twoja koncepcja kryptografii kwantowej różni się od koncepcji Charles’a Bennett’a i Gilles’a Brassard’a, którzy swoje szyfry oparli na zasadzie nieoznaczoności Heisenberga. Ty wykorzystałeś zjawisko splątania kwantowego. Czym różnią się te dwie koncepcje i dlaczego Twoja jest teraz bardziej doceniana i częściej wykorzystywana?
Dziedzina kwantowej informacji jest dość szerokim działem. Kryptografia kwantowa zajmuje się częścią dotyczącą ochrony informacji i tego, żebyśmy przesyłali i komunikowali się w taki sposób, żeby tylko osoby upoważnione mogły te informacje czytać. Tak jak wspomniałaś, kryptografia jest bardzo starą dziedziną. W Sparcie już 500 lat p.n.e. ludzie potrafili szyfrować na proste sposoby. Zaraz po tym, jak ludzie zaczęli używać alfabetu, w miarę łatwo było zamieniać, poprzestawiać litery.
Szyfrem Cezara chyba większość nawet współczesnych dzieci posługiwała się już w podstawówce.
No właśnie. Dziedzina ta ma więc długą i bardzo ciekawą tradycję. Dużo można opowiadać na ten temat. Ludzie bardzo długo zastanawiali się, czy uda się znaleźć taką metodę szyfrowania, która jest nie do złamania. Historia uczy nas, że jeśli cokolwiek wymyślono, żeby ochronić informację, prędzej czy później ktoś potrafił złamać szyfr. W związku z tym zawsze toczyła się walka pomiędzy ludźmi, którzy wymyślali szyfry i tymi, którzy je łamali. Sprawa Enigmy to bardzo ciekawy przykład. Polscy matematycy – z Poznania zresztą: Rejewski, Zygalski i Różycki, to byli ludzie, którzy zastosowali ciekawe metody matematyczne, żeby złamać szyfr Enigmy. Sama Enigma też była bardzo ciekawym wynalazkiem. Gdyby była używana w trochę bardziej rozsądny sposób, to trudno byłoby ją złamać. To jest przykład tego, że ilekroć wymyśli się coś ciekawego jeśli chodzi o szyfrowanie, prędzej czy później przychodził ktoś, kto potrafił złamać dany szyfr. Ludzie myśleli, że w zasadzie nie da się skonstruować szyfru, który będzie nie do złamania. Ale nadszedł czas kryptografii kwantowej, która zmieniła reguły gry. Wydaje nam się w tej chwili, że odnaleźliśmy szyfr, którego nie da się złamać. Dlaczego tak uważamy? W porównaniu do wszystkich innych szyfrów, szyfr kwantowy nie opiera się wyłącznie na metodach matematycznych, to nie jest matematyczna łamigłówka, którą w pewnym momencie ktoś rozwiąże i złamie szyfr. Szyfry kwantowe bazują na prawach fizyki. O ile można zakładać, że znajdzie się ktoś, kto jest zdolny i potrafi rozwiązać problem matematyczny, który jest nie do rozwiązania dla innych, tak trudno nam zakładać, że ktoś zmieni prawa fizyki – one są jakie są. Odkrywamy je, ale nie możemy na nie wpływać. W związku z tym, tak jak mówisz – w tej chwili istnieją dwie metody kryptografii kwantowej.
Jedna z nich została wymyślona przez Charles’a Bennett’a i Gilles’a Brassard’a. Ich sposób polega na używaniu – tak jak wspomniałaś – zasady nieoznaczoności Heisenberga. W zasadzie ich metoda bazujena tym, że informacje, bity koduje się używając np. polaryzacji fotonów. Jeśli wybierze się odpowiednio tę polaryzację, każdy, kto będzie chciał podsłuchać tę wiadomość, czyli dokonać pomiaru na nośniku informacji, będzie zaburzał ten komunikat i taka osoba zostanie wykryta. Bennett i Brassard chronologicznie byli pierwsi. Nie znałem ich pracy. Moja metoda, którą odkryłem niezależnie, bazuje na trochę innym zjawisku – kwantowym splątaniu. Tłumaczenie tego w szczegółach nie jest łatwe, ale ogólnie chodzi o to, że można generować pary obiektów fizycznych, np. fotonów, które są splątane. Oznacza to, że jeśli dokonujemy pomiaru na jednym z nich, to drugi obiekt to „odczuwa”. Stanowią jak gdyby nierozłączną całość mimo, że mogą być od siebie oddzielone, znajdować się lata świetlne od siebie. Moja idea polegała więc na czymś innym. Własność tego kwantowego splątania prowadzi do czegoś, co nazywamy nierównościami Bella. Pewnego typu korelacje, zbieżność i podobieństwo pomiarów, które wykonuje się na oddalonych od siebie obiektach, mówią nam o tym, że to jest bardzo kwantowa rzeczywistość, której nie ma w świecie klasycznym. Wykorzystałem tę własność. Jeśli ktoś starałby się „podsłuchiwać” to osoby, które dokonywałyby pomiarów byłyby w stanie to zauważyć. Są różnice pomiędzy tymi dwoma systemami w tym sensie, że mój uważany jest za bezpieczniejszy i prowadzi także do innych bardzo ciekawych aspektów. Nie chcę mówić, że moja metoda jest lepsza dlatego, że jest moja. Pomysł Charles’a i Gilles’a jest rzeczywiście bardzo dobry. Problem z ich protokołem polega na tym, co po angielsku nazywa się side channel, po polsku powiedzielibyśmy pewnie kanały poboczne: jeśli ktoś ma urządzenie kryptograficzne i go do końca nie kontroluje, albo po prostu go nie zna, może się zdarzyć, że urządzenie generuje sygnały, których użytkownik nie jest świadom. Te sygnały mogą doprowadzić do podsłuchu. Np. wybór różnych polaryzacji może prowadzić, tak jak to było zrobione w pierwszych eksperymentach IBM, do powstania różnego rodzaju dźwięków. Np. przesuwając urządzenie ustawiające polaryzację, w zależności od położenia wyda ono inny dźwięk. Ktoś kto słucha, będzie więc wiedział jaka to polaryzacja, nie musi dokonywać pomiaru na fotonie. Możliwości istnienia kanałów pobocznych nie wolno lekceważyć. Jeśli osoba, która szyfruje, nie ma o nich pojęcia, a przeciwnik o nich wie, może to wykorzystać. System Bennett’a i Brassard’a jest na side channel narażony, nie możemy ich wykluczyć. Natomiast w mojej metodzie side channels są wykrywalne. Fotony mogą być generowane przez kogokolwiek, pomiary nie muszą być dokładne, a jednocześnie mamy gwarancję, że jeśli tylko widzimy pewną korelację statystyczną, zaobserwujemy łamanie nierówności Bella. Wiemy wtedy, że można z tego wyciągnąć klucz kryptograficzny. Gdy popatrzymy na eksperymenty Chińczyków, którzy wysyłają klucz z satelity…
W chińskim satelicie Micius zastosowane jest właśnie Twoje rozwiązanie, prawda?
Tak. Technologia generowania stanów splątanych rozwinęła się już na tyle, że może być wdrażana. Pierwsze takie implementacje bazowały w większości na protokole Charliego i Gilles’a dlatego, że były łatwiejsze do realizowania. One nie były może dokładnie robione tak jak trzeba, ale były relatywnie prostsze. Natomiast teraz technologia generacji stanów splątanych jest na tyle dobra, że w zasadzie przechodzi się w stronę mojego systemu. Ale wiesz, na pewno te dwa systemy będą jakoś współistnieć.
Ile czasu zajęło Ci przekonanie innych do swojej koncepcji?
Trochę (śmiech). Dość szybko mój znajomy, wtedy opiekun naukowy, David Deutsch skontaktował mnie z Brassardem i Bennettem, o odkryciach których nie wiedziałem. Z jednej strony czułem się trochę rozczarowany tym, że ktoś inny pracował nad podobną koncepcją, ale z drugiej strony to było fajne, bo wydawało mi się, że jeżeli myśleli o tym ludzie, którzy byli już wtedy znani w tej dziedzinie to oznacza, że to jest ciekawy i dobry kierunek. W związku z tym czułem się trochę dowartościowany, ale i trochę rozczarowany tym wszystkim. Metoda była inna, z czasem moja okazała się lepsza, ale to wszystko zajęło trochę czasu. Dlatego, że trudno było do niej przekonać ludzi. Ci, którzy rozumieli fizykę nie rozumieli kryptografii, ci, którzy rozumieli kryptografię nie rozumieli fizyki. Szło to powoli, ale starałem się, dawałem wykłady. Moja praca została opublikowana w „Physical Review Letters”, które jest poważanym czasopismem. To do pewnego stopnia pomogło. Do tej pory nie wiem kto był recenzentem tego artykułu. Chyba David Mermin, który powiedział mi kiedyś, że moja praca wydawała mu się pokręcona i wariacka, że nawet trudno ją ocenić, ale zasugerował, żeby mimo wszystko ją opublikować, bo jeśli coś z tego wyjdzie, może to być bardzo ciekawe. Wyglądało to mniej więcej tak: „Nie do końca rozumiem o co chodzi, gość jest pewnie zupełnie pokręcony, ale coś tam fajnego jest więc nikomu nic złego się nie stanie, jeśli to opublikujemy”. Tak to poszło. Później trudno było tę moją koncepcję tłumaczyć. W pewnym momencie połączyliśmy siły z Bennettem i Brassardem i napisaliśmy popularny artykuł w „Scientific Amercian”. Po publikacji zaczęto nas traktować poważnie. A tak naprawdę na serio w momencie gdy ówczesna Defence Research Agnecy w Wielkiej Brytanii(obecnie funkcjonująca pod nazwą QinetiQ) – Agencja ds. Badań Naukowych Ministerstwa Obrony w Wielkiej Brytanii się tym zainteresowała. Zrobiliśmy doświadczenia, które pokazywały, że to może działać. Od tego momentu ludzie zaczęli to odkrycie traktować poważnie.
Zanim mocniej zaczęłam wgłębiać się w temat, kryptografia kwantowa była dla mnie synonimem niezawodności i bezpieczeństwa. Byłam pewna, że tego szyfru złamać się nie da, bo trzeba by zmienić prawa fizyki. Natomiast naukowcy z kierowanego przez ciebie Center for Quantum Technologies twierdzą, że są w stanie złamać każdy szyfr kwantowy. Czy to dotyczy tylko protokołu opartego na nieoznaczoności Heisneberga, czy także Twojego, opartego na splątaniu, co znaczyłoby, że Twoja metoda też nie jest doskonała.
Ta praca dotyczy implementacji, a nie protokołu jako takiego. Żadna metoda – zarówno moja, jak i inne – nie jest odporna na ludzką głupotę. Jeśli ktoś robi implementację w niewłaściwy sposób, to trzeba liczyć się z możliwością przechwycenia klucza. Na pewno wiemy w jaki sposób to się może stać w przypadku systemu Bennetta i Brassarda. Jeśli chodzi o mój model, można powiedzieć tak: gdy zaobserwujemy łamanie nierówności Bella klucz będzie bezpieczny niezależnie od tego, co głupiego ludzie robią. Ale oczywiście można sobie wyobrazić sytuację, w której ktoś używa nieodpowiednich detektorów, gdy przez głupotę ludzką klucz wycieknie, bo ktoś nie stosuje protokołu tak jak trzeba. Może w ten sposób: każdy, kto trzyma się instrukcji będzie w stanie wygenerować klucz kryptograficzny. albo nie będzie w stanie go wygenerować. Wiesz, w kryptografii chodzi o to, żeby nie dać się oszukać. Cel jest taki, żeby osoby, które myślą, że mają poufną informację, rzeczywiście ją posiadały, a nie tylko miały takie wrażenie, w momencie gdy ktoś ich podsłuchał. Zadaniem osoby, która jest twoim wrogiem i która podsłuchuje nie jest to, żeby zapobiec tajnej komunikacji – wprost przeciwnie. Ta osoba chce, żeby ta komunikacja zaistniała, ale żeby ludzie myśleli, że ona jest bezpieczna w sytuacji, w której tak naprawdę bezpieczna nie jest. W moim wypadku to wygląda w ten sposób, że albo rzeczywiście my we dwoje wiemy, że nasz klucz kryptograficzny jest bezpieczny i tylko ty i ja go znamy, albo nie jesteśmy w stanie doprowadzić do jego wymiany. Mimo że próbujemy, za każdym razem protokół daje nam negatywny rezultat co oznacza, że ktoś nas podsłuchuje, albo że kanał jest zaszumiony itp. W związku z tym taka dystrybucja klucza nie jest w tym momencie możliwa. W moim protokole może dojść do sytuacji, w której nie mamy klucza, bo protokół mówi nam, że nie można zrobić jego dystrybucji. Jesteśmy więc w tych dwóch ekstremalnych sytuacjach: albo we dwójkę wiemy, że nasza rozmowa jest bezpieczna, albo nie mamy możliwości komunikacji. Natomiast nigdy nie będzie tak, że wydaje nam się, że jest bezpiecznie, a nie jest. Nigdy nie będziemy oszukani. Może się natomiast zdarzyć, że nie będzie można prowadzić tajnej komunikacji.
Czy warto inwestować w kryptografię kwantową?
W ogólnie pojętym sensie – tak. Ale prywatni ludzie niekoniecznie powinni swoje oszczędności teraz inwestować w kryptografię kwantową. Inwestycja w skali globalnej, w badania naukowe, w tę dziedzinę nauki na pewno przyniesie coś dobrego. Często przybiera to formę zaangażowania ze strony rządu lub organizacji rządowych, które wspierają badania naukowe. Coraz częściej wsparcie idzie także ze strony prywatnych inwestorów, którzy widzą w tym zysk. Jest trochę firm, które zajmują się kryptografią kwantową, tworzę kwantowe urządzenia kryptograficzne. Jeśli popatrzysz np. na Chińczyków, którzy jako kraj inwestują w tę dziedzinę, to jest oczywiste, że jeśli chcesz być supermocarstwem, kontrola nad informacją jest rzeczą nawet ważniejszą niż potęga militarna jako taka. W związku z tym należy inwestować, bo źle gdyby kwantowa technologia była domeną tylko jednego kraju. Gdyby nastąpiła dysproporcja nie byłoby to zdrowe dla nikogo. Europa czy Ameryka powinny się zaangażować, żeby ta technologia była ogólnodostępna.
Czy Chiny są teraz pionierami w wykorzystaniu tej technologii?
Nie, w tej chwili nie są. Ale mają duże inwestycje, wielu zdolnych ludzi. Tyle, że powielają pomysły, które powstały gdzie indziej. Niektóre z nich moglibyśmy realizować w Europie czy gdziekolwiek indziej. Nie przeznaczamy jednak tak dużych funduszy i nie mamy takich inwestycji w tę dziedzinę. W tej chwili jeszcze nie, ale wydaje mi się, że jeśli się nie będzie inwestować w badania nad tą technologią, to Chiny nas wyprzedzą.
Pomyślałam, że to o czym rozmawiamy może wydawać się bardzo odległe i abstrakcyjne, tymczasem zastosowanie kryptografii kwantowej jest namacalne. Np. ma być wykorzystywana podczas Olimpiady w Tokio, Singapur planuje ją wdrożyć wykorzystując sieci światłowodowe – więc to nie są nowatorskie instalacje, które trzeba od nowa stworzyć – co przecież przedłużyłoby proces implementacji. Rysuje nam się więc obraz technologii na wyciągnięcie ręki. Świat już korzysta z tych dobrodziejstw.
Tak, ta technologia już wchodzi. Nie jest może jeszcze dominującą technologią kryptograficzną, ale też jest coraz mniej niszową; staje się coraz bardziej znana i akceptowana, rozumiana i wykorzystywana.
Dlaczego spośród tylu dziedzin mechaniki kwantowej, aspektów, którymi mogłeś się zająć, wybrałeś kryptografię? Czy to był przypadek, czy doszedłeś do niej po nitce do kłębka? Jesteś jej współtwórcą, więc w tym aspekcie nie mogłeś bazować na pracy kogoś innego.
To jest połączenie różnych rzeczy. Zawsze interesowała mnie kryptografia od strony matematycznej. Znane mi były techniki matematyczne, które kryptografia wykorzystuje. Natomiast na początku moich studiów doktoranckich nie wiedziałem co chcę robić. Opiekun mojej pracy doktorskiej zasugerował mi temat, który był wtedy modny: żeby używając pewnych kwantowych stanów fotonów zwiększyć przepustowość informacji. To mnie zainteresowało. Później okazało się, że to do niczego nie prowadzi, bo są na to lepsze metody i nie potrzeba do tego efektów kwantowych. Interesując się podstawami mechaniki kwantowej zdałem sobie sprawę, że pewne rozwiązania, których szukają kryptografowie, można zrealizować za pomocą testu Bella. Do kryptografii kwantowej doszedłem czytając pracę Einsteina, Podolskiego i Rosena. To jest historycznie ważna praca, która powstała w 1935 roku. Einstein pisze w niej zdanie, które brzmi mniej więcej tak: jeśli można zmierzyć pewną własność fizyczną nie zaburzając jej, to istnieje tzw. element rzeczywistości, który jest związany z tą własnością fizyczną. Wiedziałem też, że później Bell i inni pokazali, że taki scenariusz może być niemożliwy, że istnieją aspekty mechaniki kwantowej, które pokazują, że takich elementów rzeczywistości po prostu nie ma. Definicja Einsteina, gdy czyta się ją z perspektywy kryptologa, odpowiadała definicji idealnego podsłuchu. Ktoś, kto chce nas podsłuchać, chce to zrobić nie zaburzając informacji, tak, aby nie zostać wykrytym. To mi się jakoś razem ze sobą poskładało.
Oczywiście kiedy wymyślisz coś nowego, to nikt cię nie chce słuchać, wszyscy cię olewają (śmiech). Każdy opiera swoją wiedzą na progresywnym podejściu. Ludzie rozumieją na ogół coś, co bazuje na tym, co już dobrze rozumieją.
Większość laików wrzuca kryptografię kwantową do jednego worka z komputerami kwantowymi. Być może jest to uzasadnione uproszczenie. Kryptografia kwantowa już jest z powodzeniem stosowana. Z komputerami kwantowymi nadal mamy problem. Google niedawno odtrąbiło wielki sukces swojego komputera kwantowego, który podobno osiągnął tzw. kwantową supremację. Do większości ludzi przemawia fakt, że komputer Googla wykonał w ciągu 3 minut i 20 sekund obliczenia, które tradycyjnemu superkomputerowi zajęłyby 10000 lat. Komputer Google posiada aż/tylko 54 kubitowy procesor – daje to możliwość przetworzenia 10 biliardów stanów naraz. Już 500 kubitowy komputer mógłby przeprowadzić jednocześnie analizę większej ilości danych niż wynosi liczba atomów w obserwowalnym wszechświecie. IBM stwierdziło jednak, że o ile komputer Googla dokonał kwantowej przewagi, to nie możemy mówić w tym wypadku o kwantowej supremacji. Twierdzą, że ich odpowiednio skonfigurowany superkomputer – Summit – jest w stanie wykonać te obliczenia w 2,5 dnia. Urządzenie Googla nie byłoby w takim razie 1 milion 460 tysięcy razy szybsze od wspomnianego Summita.
Trudno wśród pojawiających się medialnych doniesień oddzielić prawdę od PR-owych przechwałek. Jak jest naprawdę z tym kwantowym komputerem Google’a? Czy te 54 kubity (a w zasadzie 53 działające) to rzeczywiście coś, czym można się tak chwalić? Czy jednak, żeby mówić o komputerze kwantowym, tych kubitów musiałoby być np. 1000000 i jak daleko od stworzenia takiej maszyny jesteśmy?
Krótka odpowiedź na twoje pytanie jest taka: tak, to oczywiście było zagranie PR-owe ze strony Google. Natomiast trochę dłuższa odpowiedź jest następująca: tak jak mówisz, komputery kwantowe, jak i kryptografię kwantową wrzuca się do jednego worka mimo, że to są różne zastosowania podobnej technologii. Kwantowa technologia jest wykorzystywana do szyfrowania i do ochrony danych – to jest kryptografia kwantowa. Natomiast ta sama technologia bazująca na podobnych efektach kwantowych może być również stosowana do tego, aby komputery obliczały lepiej i szybciej używając nowych, lepszych kwantowych algorytmów. Ale oczywiście występują związki pomiędzy kryptografią, a komputerami kwantowymi. Szyfry, które w tej chwili są używane i które nie są kwantowe np. te, których używamy do ochrony kart kredytowych itp. opierają się na pewnych procesach obliczeniowych. Metody, których się używa bazują na pewnych procesach matematycznych, które są trudne dla klasycznych komputerów, dlatego uznaje się je za bezpieczne. Nie są one natomiast trudne dla przyszłych, kwantowych komputerów. W związku z tym duże zainteresowanie komputerami kwantowymi wynika również z tego, że mogą one łamać obecne, klasyczne szyfry. Pojawia się pytanie, które w tym momencie jest bardzo ważne, a które zadają sobie agencje rządowe, firmy komputerowe: w jaki sposób się zabezpieczyć,jeśli rzeczywiście nastąpi era kwantowych komputerów?
Jeśli za 10, 20, 30, może 50 lat powstanie wreszcie kwantowy komputer, który będzie miał tak dużą moc obliczeniową, że będzie mógł łamać obecnie stosowane szyfry. Co wtedy? To jest pytanie, które rzeczywiście nie daje spokoju. Nawet takie duże agencje jak National Security Agency w Stanach Zjednoczonych, która zajmuje się standardami kryptograficznymi, ogłosiła otwarty konkurs na stworzenie klasycznego szyfru, którego nie złamią komputery kwantowe. To trudne zadanie, bo nie wiemy dokładnie co kwantowe komputery mogą dokładniej policzyć, a czego nie. Są jednak pomysły jak to zrobić. Wracając do kryptografii kwantowej – jest ona odporna na ataki ze strony komputera kwantowego. Kryptografia kwantowa nie jest jednak aż tak uniwersalna, jak wiele systemów kryptograficznych, których teraz używamy. Ona jest dobra do prostych połączeń np. dwie osoby komunikują się ze sobą. Natomiast jeśli chodzi np. o podpisy elektroniczne, czy bardziej wyrafinowane metody kryptograficzne, to kryptografia kwantowa w tej chwili do tego się jeszcze niespecjalnie nadaje.
Wracając do twojego pytania, jak to jest z tymi komputerami kwantowymi, czy rzeczywiście dzisiaj je już mamy, czy jeszcze nie. Odpowiedź jest taka: nie mamy, eksperyment Google jest bardzo PR-owy. Wiesz, to jest bardzo dobra fizyka, to jest naprawdę duże osiągnięcie, ale zostało ono wyolbrzymione. Podmiot finansujący grupę ludzi, którzy przez dłuższy czas nad czymś pracują, musi pokazać, że jest jakiś postęp, żeby uzasadnić te duże wydatki. Oni rzeczywiście robią świetną naukę, świetną fizykę, ale problem, który pokazali jest dyskusyjny, bo jest zupełnie niepraktyczny. Można również powiedzieć, że inni ludzie, którzy pracowali wcześniej nad komputerami kwantowymi opartymi na pułapkach jonowych mieli podobne rezultaty, ale nie trąbili na prawo i lewo, że mają komputer kwantowy itp., itd. W którym momencie udowodnimy bezsprzeczną „supremację” komputera kwantowego to kwestia podatna interpretacjom… poniekąd wynika to z faktu, że w przypadku komputerów kwantowych nie jest tak jak z bombą atomową – jak wybuchnie to wiesz, że działa i wiesz, kiedy nastąpiła pierwsza eksplozja. Przeprowadzono test na pustyni w Nowym Meksyku i bum, jest bomba. W przypadku komputera kwantowego nie będzie tego „bum”. Nie będzie momentu, w którym będziemy mogli powiedzieć: „O, teraz działa!”. To będzie progresywny postęp. Z jednego przeskoczymy do dwóch kubitów, z dwóch do dziesięciu, potem będzie pięćdziesiąt kubitów, sześćdziesiąt, siedemdziesiąt. One są i tak w tej chwili bardzo zaszumione. Nie wiemy w tej chwili czy jakikolwiek rozsądny algorytm kwantowy mógł być rzeczywiście realizowany na tych maszynach. To nie są nawet kwantowe liczydła. Ale prawdą jest też, że jesteśmy w fazie eksperymentów, które pokazują nam, że siła komputerów kwantowych to nie czysto teoretyczna przepowiednia, która nie ma eksperymentalnego uzasadnienia, ona to uzasadnienie ma. To są rzeczywiście ważne badania naukowe, których nie należy lekceważyć, ale trzeba spojrzeć na nie z odpowiedniej perspektywy. Do komputerów kwantowych jest jeszcze długa droga. Ale dobrze, że Google zajmuje się tym tematem. Dobrze, że ludzie nad tym pracują, bo tylko w ten sposób można osiągnąć cel. Ale to nie będzie jeden moment albo będzie mnóstwo takich momentów, kiedy będziesz słyszeć, że już mamy komputer kwantowy. Nie możemy powiedzieć, że coś jest, albo, że czegoś nie ma. Te maszyny stają się coraz bardziej skomplikowane, wyrafinowane, lepsze i w pewnym momencie na pewno będą mogły robić rzeczy, które będą praktyczne.
Mnie w tej drodze do komputera kwantowego najbardziej zastanawia, jak można poradzić sobie ze zjawiskiem dekoherencji. Wydaje mi się to trudnym do przeskoczenia problemem. Jak sobie z tym poradzić?
Jedna z przyczyn, dla których ludziom zajęło tyle czasu, żeby odkryć mechanikę kwantową wynika z tego, że nie widzimy zjawisk kwantowych na co dzień. Dostrzegamy je dopiero wtedy, kiedy zagłębimy się w świat atomów używając wyrafinowanych urządzeń. Mechanika kwantowa jest dziwna. Dekoherencja jest w pewnym stopniu wytłumaczeniem tego, że każde zjawisko kwantowe rozmywa się dosyć szybko, jeśli obiekty kwantowe zaczynają oddziaływać ze wszystkim w okolicy. Rzeczywiście to jest duży, chyba najważniejszy problem w całej technologii kwantowej. Jak sobie z tym poradzić? Całe szczęście mamy na to pomysły. Np. robienie kwantowej korekcji błędów. Błędy, które generujemy realizując metody kwantowej korekcji błędów też można poprawiać. Tylko, że żeby to zrobić, niektóre elementy, kwantowe bramki logiczne, muszą mieć pewną precyzję, której jeszcze nie osiągnęliśmy. Nawet John Martinez z Google’a powiedział wyraźnie, że następnym ważnym krokiem będzie pokazanie, że można ochronić się przed dekoherencją używając kwantowego poprawiania błędów.
Jaka w takim razie przyszłość czeka tradycyjne komputery i urządzenia elektroniczne? Współczesne tranzystory już są mniejsze niż wirus grypy czy bakteriofag… a zapowiedzi miniaturyzacji są jeszcze bardziej spektakularne. Natrafimy w końcu na przeszkodę związaną ze zjawiskiem tunelowania kwantowego. Gordon Moore prognozował, że rok 2020 będzie czasem, w którym skończą się tłuste lata dla branży konwencjonalnej elektroniki. Zbliżamy się do ściany?
Wiesz, wydaje mi się, że nie należy wróżyć komputerom klasycznym jakiejś rychłej śmierci. One będą istnieć – chociażby poprzez interfejs pomiędzy człowiekiem a maszyną. Nawet jeśli w środku będzie procesor kwantowy, całe przetwarzanie informacji od strony ludzkiej do procesora kwantowego musi się odbyć za pomocą różnych klasycznych elementów. Wydaje mi się, że tak naprawdę to będzie system hybrydowy. Będziesz mieć u siebie na biurku komputer mniej więcej taki, jaki masz teraz i on być może w przyszłości będzie miał kwantowy procesor do którego będzie można wysyłać informacje. Ale jeszcze bardziej prawdopodobne jest, że przez długi czas będziemy używać komputerów kwantowych w chmurze w ten sposób, że jeśli będziesz miała jakieś zadanie, które jest wyjątkowo dobre dla komputera kwantowego, to po prostu będziesz je wysyłać do kwantowego serwera i to on będzie odpowiadać.
Prawo Moore’a…. pewnie trochę zwolni, ale jeszcze obroni się przez jakiś czas. Za każdym razem kiedy oznajmiamy światu, że doszliśmy do bariery, której nie da się pokonać, zawsze znajdzie się jakaś metoda, żeby ją w ten czy inny sposób obejść. Ludziom się wydawało, że jeśli dojdziemy do – tak jak mówisz – molekuł, do atomów, to już nie będzie można pójść dalej w związku z brakiem możliwości kodowania informacji. Tymczasem okazuje się, że w świecie atomów można kodować i to w jeszcze ciekawszy sposób.
Kiedy myślę o tym, co może mi dać dziedzina, którą ty się zajmujesz, czy komputery kwantowe, przychodzi mi na myśl oczywiście kwestia bezpieczeństwa moich danych, rozwój medycyny, wojskowość. Właściwie ten rozwój kwantowej technologii dotknie każdego obszaru naszego życia.
Tak, wiele się zmieni, ale do końca jeszcze nie jest jasne w jaki sposób. Wydaje mi się, że każdy zdaje sobie sprawę z tego, że technologie kwantowe niosę ze sobą olbrzymi potencjał. Ale na pytanie, co dokładnie się zmieni, jest bardzo trudno odpowiedzieć. Wiesz, można spekulować. Tak jak mówisz – ochrona danych. Kwantowe procesy fizyczne można wykorzystać do super dokładnych pomiarów np. czasu czy częstotliwości co oznacza, że GPS przyszłości będzie super precyzyjny. Będzie można sterować z dokładnością do milimetrów, albo i większą. Jeśli chodzi o diagnostykę medyczną, bardzo istotne staną się pomiary pól magnetycznych. W farmacji powstaną metody tworzenia nowych leków, które będzie można inżynieryjnie projektować tak, żeby nie generowały się statystycznie w reakcjach chemicznych; będzie można atom po atomie poskładać jakąś molekułę. To też jest przykład technologii kwantowej.
Kiedy ludzie mnie pytają, w jaki sposób komputery kwantowe zmienią świat odpowiadam tak: wyobraź sobie, że teraz nie rozmawiasz ze mną tylko z Charlesem Babbage, cofasz się do XIX wieku i pytasz go o zastosowania maszyny uniwersalnej, którą wynalazł. Jego wyobraźnia była poniekąd ograniczona. Powiedziałby pewnie o lepszych tablicach matematycznych. Nigdy nie myślałby o Internecie, Facebooku czy Skype.
Michael Faraday zapytany przez członka brytyjskiego rządu o korzyści, jakie może przynieść jego praca nad elektrycznością odpowiedział, że nie wie, ale na pewno wkrótce będzie to można opodatkować. Od lat potwierdza się więc to samo.
Mechanikę kwantową upodobali sobie pseudonaukowcy. Gdy zaczniemy myśleć o superpozycji, o splątaniu kwantowym, metafizyczny wydźwięk tej dziedziny nauki nasuwa się sam. Zastanawiam się, czy ty jesteś naukowcem, który aspekt metafizyczny bierze pod uwagę? Czy np. koncepcja wieloświata Everetta jest ci bliska? Pamiętam moją rozmowę z twoim kolegą, również fizykiem kwantowym, Andrzejem Draganem – do bólu racjonalnym adwersarzem filozofów.
Ja nie jestem aż tak radykalny. Musisz zrozumieć, że wśród fizyków panuje zdrowa nieufność w stosunku do filozofów. Jest tak dużo złej filozofii… Z czasów studenckich pamiętam jak mówiliśmy, że jeśli nie dawałeś sobie rady na fizyce, to szedłeś na informatykę, jeśli nie dawałeś sobie rady na informatyce, szedłeś na jeszcze inne studia. I gdzieś na dole tej hierarchii znajdowała się filozofia. Bardzo łatwo jest głosić rozważania i poglądy, które bardzo często nie wymagają pracy, którą trzeba włożyć w to, żeby przekonująco poprzeć swoje poglądy i tezy. Tak się składa, że mechanika kwantowa przyciąga różnego rodzaju szarlatanów. Ludzi, którzy wierzą w quantum healing, czy w inne tego typu wymysły. Dlatego, że mechanika kwantowa jest rzeczywiście wyzwaniem dla wyobraźni – nawet dla ludzi z branży, którzy zajmują się tą dziedziną na co dzień. Jeśli ograniczysz się do równań, wszyscy w zasadzie zgadzają się ze sobą. Natomiast jeśli zapytasz ludzi czy można to w jakiś sposób zrozumieć, wyjaśnić jak to się dzieje – w tym momencie ujawniają się różne poglądy na mechanikę kwantową. Jest dużo tzw. interpretacji mechaniki kwantowej. Jeśli cofniemy się do samych narodzin tej gałęzi nauki, do późnych lat 20-tych, lat 30-tych XX wieku zobaczymy, że Einstein, Bohr i inni też się ze sobą sprzeczali, mieli różne poglądy. Zgadzali się co do równań. Ale np. wieloletnia korespondencja Einsteina z Bohrem pokazywała wyraźnie, że jeśli chodzi o pojęciowe strony mechaniki kwantowej, następowała między nimi duża różnica zdań. Nawet w branży, już abstrahując od filozofii, jest dosyć dużo różnych poglądów na temat tego, jak to naprawdę działa. Wydaje mi się, że każdy, który praktykuje mechanikę kwantową ma na nią swój własny pogląd; nawet, jeśli się do tego nie przyznaje. Tak naprawdę chyba mało jest ludzi, którzy są bardzo instrumentalnie nastawieni do mechaniki kwantowej. Pracujesz w tym zawodzie z zaangażowaniem – a tak trzeba do tego podchodzić, bo spędzasz sporo czasu, żeby coś zrozumieć. Poza tym wiesz, to nie jest praca, która jest dobrze płatna, dlatego musisz ją lubić. Jak już to lubisz, to chcesz wiedzieć jak to wszystko działa. Jeśli chcesz wiedzieć jak to działa, to wchodzisz trochę w ten aspekt metafizyczny, od którego niektórzy się odżegnują. Prezentują wtedy podejście epistemologiczne, które mówi: nie wiemy co się dzieje, ale najważniejszy jest sposób, w jaki my to postrzegamy. Oczywiście można i tak. Ja osobiście jestem zwolennikiem Everetta i wielu światów, bo mi to odpowiada, ja to po prostu lubię i to mnie kręci. To jest interpretacja, która jest coraz bardziej brana na serio. Np. jeśli chcielibyśmy wytłumaczyć jak działają komputery kwantowe można ludziom przemówić do wyobraźni mówiąc, że do jakiegoś stopnia można sobie wyobrazić równolegle działające komputery klasyczne, każdy z nich wykonujący obliczenia w swoim własnym świecie. Ich wynik jest zbierany poprzez kwantowe interferencje. Te obliczenia, które nastąpiły w różnych, równoległych światach, znajdują później miejsce w jednym z nich. Brzmi to troszeczkę fantastycznie, ale to nie jest fantazja, za tym stoją poważne równania fizyczne.
Tak jak Andrzej Dragan, ja też nie lubię tanich filozofów, którzy chodzą i głoszą swoje mądrości życiowe. Ale trzeba także powiedzieć, że jest wielu bardzo dobrych filozofów. Byłem pod wrażeniem Oxfordzkiej Szkoły Filozofii Nauki. Ale taka filozofia wymaga naprawdę dobrej znajomości fizyki. Jeśli ktoś zajmuje się np. filozofią nauki, znając dobrze tę dziedzinę, to zarówno ja, jak i Andrzej, lub ktokolwiek inny, będzie takiego człowieka szanował. Ponieważ taka praca wymaga nie tylko fachowej wiedzy technicznej, ale również świetnego obycia filozoficznego, zrozumienia.
Niektórzy patrzą na mechanikę kwantową i jej bagaż filozoficzny w kontekście historycznym. Powstała ona w latach 20-tych i 30-tych XX wieku, kiedy żyli i pracowali Bohr i inni współtwórcy tej teorii. Fizycy ci starali się ją interpretować za pomocą czegoś, co jest nazywane interpretacją kopenhaską mechaniki kwantowej, która jest bardzo pozytywistyczna. Dominującym trendem intelektualnym tamtych czasów było Koło Wiedeńskie, które również reprezentowało pozytywistyczne metody myślenia. Ten wiedeński pozytywizm logiczny w jakiś sposób zaważył na tym, w jaki sposób na początku myślano o mechanice kwantowej. Tak myślał np. Bohr. Natomiast Einstein był inny, był większym realistą. Tych dwóch naukowców reprezentowało dwie szkoły: jedna z nich bazowała na epistemologii: nie wiemy jak jest naprawdę. Fizyka nie mówi o tym jakie rzeczy są, tylko w jaki sposób je postrzegamy, co możemy zaobserwować. Einstein nie zgadzał się z takimi poglądami – ja również. Uważam, że fizyka mówi nam o rzeczywiście istniejącym świecie. Szkoda, że pozytywizm logiczny wywarł takie piętno na mechanice kwantowej. Jak się na to nie spojrzy – czy lubisz filozofię czy nie ludzie, którzy się nią zajmują mają swoje poglądy. Myślą o nauce, sztuce, o otaczającym ich świecie w kategoriach, które są po części kategoriami filozoficznymi. Wychowano cię w określonym duchu patrzenia na świat, ponieważ trend intelektualny w danym okresie czasu był taki, a nie inny. Pewnie gdyby mechanika kwantowa powstała w XVIII wieku patrzono by na nią inaczej; gdyby powstała teraz, też patrzylibyśmy inaczej. Wydaje mi się, że teraz interpretacja Everetta byłaby oczywista. Ale w latach 30-tych, kiedy działał Bohr wcale taka nie była.
Bohr nawet nie chciał rozmawiać z Everettem, choć ten zabiegał o spotkanie.
Tak, Everett był rzeczywiście biedny. Był bardzo źle traktowany przez swojego promotora, przez Bohra…. według mnie był swego rodzaju tragicznym geniuszem. Ja osobiście jestem za Everettem i się z tym nie kryję. Wracając do twojego pytania, często mam do czynienia z filozofami. Bardzo podoba mi się to, że fizyka poniekąd wypiera filozofię z pewnych dziedzin. Dlatego, że przez długi czas ludzie myśleli, że teoria ukrytych zmiennych, nierówności Bella – to jest w zasadzie filozofia i fizycy nie powinni się tym zajmować. Kiedy studiowałem na Oxfordzie, wśród fizyków obowiązywało hardcorowe podejście: cokolwiek ma zapach filozofii, trzeba się od tego trzymać z daleka, bo nie dostaniesz żadnej pracy. Taki stan jeszcze trochę pozostał, ale nie jest on do końca uzasadniony. Wydaje mi się, że fizycy powinni robić wszystko, co im się podoba, nawet jeśli zalatuje to trochę filozofią. Może się bowiem okazać, że wiele z aspektów mechaniki kwantowej, które wydawały się czysto metafizycznymi lub filozoficznymi zagadnieniami, znajduje swoje praktyczne zastosowania. Tak było np. z nierównościami Bella. Ja spotkałem Bella tylko raz, gdy byłem studentem na Oxfordzie. To było krótko przed jego śmiercią, gdy przyjechał do nas z wykładem. Podszedłem potem do niego i nieśmiało opowiedziałem o swoich pomysłach. Był bardzo zaskoczony i zszokowany tym, że jego koncepcja może mieć jakiekolwiek praktyczne zastosowanie (śmiech). Czasem w nauce bywa tak, jak np. w przypadku matematyki i teorii liczb. Przez długi czas wydawało się, że teoria liczb jest świątynią nieskalanej matematyki, której nigdy nie dotkną praktyczne zastosowania. Tymczasem kryptografia kwantowa weszła do tego sacrum ze swoimi butami. Szyfry o których mówiłem, których używamy do ochrony kart kredytowych, bazują właśnie na teorii liczb.
Zainteresował mnie twój pogląd, w którym stwierdzasz, że bezpieczeństwo kryptograficzne powiązane jest z pojęciem jaźni. Zapaliła mi się wtedy lampka i pomyślałam, że to bardzo metafizyczne, filozoficzne podejście. Stąd moje poprzednie pytanie.
Każdy z nas ma swoją metodę myślenia i rozumienia fizyki, która idzie poza równania fizyczne. Nie jesteśmy maszynami, które zgłębiają problemy rozwiązując kolejne równania matematyczne. Myślę, że element filozofii jest obecny we wszystkim co robimy i nie ma się co od niego odżegnywać. Natomiast faktem jest, że krucjata przeciwko złym filozofom jest jak najbardziej uzasadniona dlatego, że jest ich stanowczo za dużo.
Czy czujesz brzemię odpowiedzialności za swoją pracę? Nie obawiasz się, może być ona wykorzystana przez nieodpowiednie osoby, że trafi w niepowołane ręce. Masz takie dylematy, rozterki idące w tym kierunku?
Czasem oczywiście myślę o tego typu kwestiach. Ale każda rzecz, którą zrobisz może być źle spożytkowana. Do jakiego stopnia można winić ludzi, którzy pracowali nad fizyką atomową, nuklearną.
Alfred Nobel miał wyrzuty sumienia.
Jeśli patrzysz na to z perspektywy zastosowania tych odkryć przez innych ludzi, to oczywiście znajdziesz przykłady bardzo dobrego i ciekawego zastosowania, ale też tego złego. Nóż też może służyć do potwornych rzeczy, ale czy to oznacza, że nikt nigdy nie powinien wynaleźć noża? Czy ktoś, kto wynalazł nóż powinien czuć jakiś dylemat moralny z tym związany? Wydaje mi się, że jednak nie. Każdy wynalazek można spożytkować w sposób, który jest niemoralny czy niewłaściwy. Oczywiście niektóre jest łatwiej w taki zły sposób wykorzystać. Ale nie można patrzeć na postęp w ten sposób, że niektóre rzeczy mogą być z natury niemoralne, w związku z czym nie należy nad nimi pracować. Nie stałem jeszcze przed dylematem moralnym tego typu, że ktoś zastosował kryptografię kwantową w sposób, który jest ewidentnie szkodliwy dla wielu osób i w związku z tym nigdy w żaden sposób nie czułem się za to odpowiedzialny.
Chcę jeszcze dopytać o nowe technologie. Stephen Hawking twierdził, że sztuczna inteligencja może być albo największym, albo ostatnim wynalazkiem ludzkości. Czy jest się czego obawiać? Czy to jest tak odległa perspektywa, że zastanawianie się nad tym jest tylko sztuką dla sztuki?
Wydaje mi się, że warto o tym myśleć, dlaczego nie. To jest super fajny i super ciekawy temat. Sztuczna inteligencja może rzeczywiście wpływać na wiele rzeczy. Ale wydaje mi się, że nie powinniśmy się jej za bardzo obawiać. Łatwo dostrzec analogie z luddyzmem, ruchem, który narodził się w XIX wieku i którego członkowie bali się, że maszyny wyrzucą człowieka z pracy, w związku z czym zaczęto je niszczyć. To tak do końca nie jest. Sztuczna inteligencja stanowi duże wyzwanie. Niektóre profesje na pewno zostaną zastąpione, na pewno wiele rzeczy maszyny będą w stanie zrobić lepiej niż ludzie. Ale to nie oznacza, że człowiek zostanie odsunięty na boczny tor. Ja nie jestem czarnowidzem. Maszyny nigdy nie wyeliminują człowieka, bo nie zrobiły tego do tej pory. Tak samo sztuczna inteligencja nie będzie w stanie tego zrobić, bo będziemy jej używali w ciekawy sposób – tak jak dzisiaj używamy np. komputerów, żeby rozszerzyć nasze możliwości poznawcze. To za jakiś czas nastąpi. Wydaje mi się, że sztuczna inteligencja będzie dobrą rzeczą. Nie możemy wykluczyć, że coś złego się wydarzy, ale ja nie jestem czarnowidzem.
Na koniec nie mogę nie zapytać Cię o jeszcze jedną kwestię: w 2019 roku Twoje nazwisko pojawiło się na krótkiej liście naukowców, branych pod uwagę do przyznania Nagrody Nobla. Jakie to uczucie?
Dziwne. Znam kilku kolegów po fachu, którzy za bardzo się tym przejmują. Widzę jak bardzo cierpią każdego roku, gdy Nobla nie dostaną. W związku z tym ja jestem na tego typu rzeczy nieco uodporniony. Oczywiście w każdym jest element ludzkiej próżności. Jeśli dostanę Nobla to nie odmówię. Szczerze mówiąc wydawało mi się to po prostu śmieszne. Mediom nieco odbiło. Zrobiło się wokół tego trochę szumu, zupełnie niepotrzebnie. To jest przykre zjawisko, że wiele osób z naszego środowiska uzależnia się od tego, tak bardzo chce dostać Nobla. Przychodzi początek października i mają nieprzespane noce. Szczerze mówiąc uważam, że jest wiele osób, którym się to wyróżnienie bardziej należy niż mi. Do tej nagrody jest długa kolejka i ja się tam nie pcham.
Komu ty przyznałbyś Nagrodę Nobla?
Na pewno dałbym ją Alainowi Aspectowi. Idealnie to powinien dostać ją John Bell z Alainem Aspectem. Niestety Bell już nie żyje. Alain był pierwszą osobą, która zrobiła przekonujący eksperyment dotyczący nierówności Bella, który pokazał światu, że faktycznie istnieje problem z pojęciem rzeczywistości takiej, jaką my rozumiemy. Alain to szalenie ciekawy człowiek – nie pochodzi z francuskiego establishmentu, odbył służbę wojskową ucząc w Kamerunie i świetnie gotuje. Robił rzeczy, które były zupełnie na pograniczu i robił to dobrze. Jemu Nobel się należy. Jest wiele odkryć w fizyce, które znalazły praktyczne zastosowanie i ludzie coś z tego mają. Wiesz, z technologii kryptografii kwantowej na razie jeszcze nikt nic dobrego nie ma.
Ale mogę za Nobla dla ciebie trzymać kciuki?
Oczywiście, będzie mi bardzo miło.
Kwantowy klucznik – sylwetka prof. Artura Ekerta
Pilotuje m.in. samoloty Piper PA 38 i Cessnę 172; nurkuje i uczy nurkowania, najchętniej w Tulamben na Bali; Południowa Afryka to jego geograficzna miłość, stamtąd pochodzą także jego ulubione wina. Oprócz tego jest jednym z najczęściej cytowanych fizyków na świecie, współtwórcą nowej dziedziny nauki: kryptografii kwantowej, a w 2019 roku znalazł się w wąskim gronie kandydatów do Nagrody Nobla (za „pracę nad technologiami informatycznymi, w tym kryptografią kwantową”). Te wszystkie pasje i osiągnięcia łączy w sobie Polak, profesor Artur Ekert.
Artur Ekert urodził się 19 września 1961 roku we Wrocławiu. Dorastał jednak w Rzeszowie, dlatego czuje się rzeszowianinem przez zasiedzenie. Lektura m.in. „Wykładów z fizyki” Richarda Feynmana sprawiła, że wybrał fizykę jako kierunek studiów na Uniwersytecie Jagiellońskim, gdzie w 1985 roku obronił pracę magisterską.
Wkrótce potem swoją karierę naukową związał z Uniwersytetem Oxfordzkim, gdzie wyjechał na roczne stypendium naukowe, po którym zaproponowano mu kontynuowanie nauki na studiach doktoranckich. W 1991 roku obronił tam rozprawę doktorską, która dotyczyła rozwiązania niezbędnego do stworzenia szyfru idealnego. W tamtejszym Clarendon Laboratory założył grupę badawczą zajmującą się kryptografią kwantową i kwantowym przetwarzaniem informacji, która obecnie funkcjonuje jako Centre for Quantum Computation. Od 2007 roku zajmuje stanowisko profesora fizyki kwantowej w Instytucie Matematyki Uniwersytetu Oksfordzkiego. Związany był także z Uniwersytetem w Cambridge – choć w słynnych regatach wioślarskich pomiędzy tymi dwoma uczelniami kibicował drużynie oksfordzkiej. Prowadzenie Katedry Fizyki Kwantowej w Cambridge nie przeszkodziło mu w nocnym wspinaniu się po murach tamtejszej kaplicy King’s College.
Od 2007 roku jest także profesorem honorowym Lee Kong Chian na Narodowym Uniwersytecie Singapuru gdzie szefuje Centre of Quantum Technologies.
Prof. Artur Ekert był wielokrotnie nagradzany za swoją pracę naukową, między innymi w 1995 roku Medalem Maxwella przyznawanym przez Institute of Physics, a w roku 2007 Medalem Hughesa przyznawanym przez Royal Society. Profesor jest także współlaureatem Nagrody Kartezjusza za rok 2004 przyznawanej przez Unię Europejską za wybitne osiągnięcia w zakresie nauki i technologii.
Chociaż sam ma do tego spory dystans, wszystkich najbardziej elektryzuje informacja, że znalazł się na krótkiej liście naukowców, którzy mają szansę otrzymać Nagrodę Nobla. Komitet Noblowski pod uwagę bierze m.in. liczbę cytowanych prac uczonego. Jest to bowiem bardzo miarodajny wskaźnik pokazujący, jak ważny jest dany dorobek i jaką ma siłę oddziaływania na całe środowisko naukowe. Profesor Ekert ma na swoim koncie ponad 200 artykułów, wśród których prym wiedzie Quantum Cryptography Based on Bell’s Theorem opublikowany w 1991 roku w „Physical Review Letters”. Doczekał się on niemal 10 200 cytowań. Dużo to czy mało? Według Web of Science Group zaledwie 0,04 procent spośród ponad 47 milionów artykułów było cytowanych więcej niż 1000 razy. Tymczasem zgodnie z Google Scholar liczba wszystkich cytowań polskiego fizyka przekracza już 36000! Nic dziwnego profesor Ekert został Laureatem Cytowań – wyróżnienie zostało mu przyznane przez grupę The Web of Science Group. Zgodnie z informacjami udostępnionymi na stronie, do tej pory 50 laureatów otrzymało Nagrodę Nobla, a 29 z nich przyznano ją w ciągu kolejnych dwóch lat.
