Frekvenca X

Kvantna prihodnost 1/3: Prvi koraki do kvantne premoči

V tridelni seriji Frekvence X se podajamo v vznemirljiv, tu in tam futurističen in celo na prvi pogled magičen svet kvantnih tehnologij

kvantne-tehnologije
Laboratorij za hladne atome, Inštitut Jožef Stefan
foto: Arne Hodalič in Katja Bidovec

Če vas ob omembi kvantnih tehnologij malo zmrazi in če ne veste čisto dobro, kaj bi si predstavljali pod tem pojmom - niste sami. Tudi v ekipi Frekvence X smo imeli o njih zelo različne predstave, zato smo se odločili, da se s pravimi gosti temeljito pogovorimo o svetu kvantnih naprav, ki bodo spremenile našo prihodnost. Podajamo se torej v vznemirljiv, tu in tam futurističen in celo na prvi pogled magičen svet kvantnih tehnologij.

V prvi epizodi tridelne serije o kvantnih tehnologijah sta nas v studiu obiskala strokovna sodelavca z Inštituta Jožefa Štefana dr. Rok Žitko in dr. Peter Jeglič. Dr. Žitko je raziskovalec na odseku za teoretično fiziko, kjer se ukvarja s fiziko različnih kvantnih naprav, dr. Jeglič pa je vodja laboratorija za hladne atome na Institutu Jožef Stefan, kjer s kolegi na eni strani raziskuje fiziko hladnih atomov, na drugi pa išče nove načine uporabe hladnih atomov za kvantne tehnologije.

S pisano družbo znanstvenikov, ki se ukvarja z zelo različnimi področji raziskovanja kvantnih tehnologij smo v prvem delu govorili o delovanju kvantnih tehnologij in njihovih potencialih. So namreč večpomenski pojem, naše družbe pa se bodo zaradi njih spremenile na veliko različnih načinov. Prav zato moramo o njih začeti razmišljati že zdaj, ko so še v povojih. Zahtevale bodo namreč prilagoditev raziskovalnih in izobraževalnih ustanov, usposobiti bo treba kadre za njihovo načrtovanje in za upravljanje z njimi, okrepiti bo treba nekatere podporne panoge, ki zagotavljajo potrebne komponente in osnovno infrastrukturo.

Uvodoma nam dr. Anton Ramšak, dekan Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, poskuša pojasniti, kaj so kvantne tehnologije.

"Kvantna mehanika pojasni ali razloži dogajanje v zvezi z atomi, elektroni, osnovnimi delci. Skratka, ukvarja se z zelo majhnimi razdaljami, zelo majhnimi delci, ki se na teh majhnih razdaljah ne vedejo več po Newtonovi enačbi, ampak je za njih potreben popolnoma nov formalizem. In za te delce je namenjena kvantna mehanika." - dr. Anton Ramšak

Poudariti moramo, da kvantne tehnologije niso samo stvar prihodnosti. V tem trenutku se znanost ukvarja s tem, kako bi lahko izdelali pravi kvantni računalnik in kako bi zagotovili čim večjo zmogljivost teh računalnikov. Jaka Vodeb, podiplomski študent fizike in mladi raziskovalec na odseku za kompleksne snovi na Inštitutu Jožefa Štefana pojasnjuje kakšno zmogljivost imajo tovrstni računalniki.

"3x3x3 metre velika komora je za določene probleme sposobna delati bolje kot polno skladišče navadnih računalnikov, ki za delovanje potrebujejo celotno elektrarno, da jih napaja." - Jaka Vodeb

A, kvantno računalništvo nam ne daje primerjalnih prednosti, če informacij ne znamo prevesti nazaj v klasični računalniški jezik, obrazloži profesor in vodja laboratorija za temeljne kvantne tehnologije na Univerzi v Novem Južnem Walesu dr. Andrea Morello.

"Čeprav lahko kvantne računalnike načelno uporabimo za katerokoli računsko operacijo, pa imajo dodano vrednost le pri tistih operacijah, ki dejansko izkoriščajo eksponentno količino informacij, ki jih lahko ustvarimo, potem pa jo znova prevedejo v kvantno stanje, ki ga lahko "preberemo (readable quantum state)". To pa je zelo težko." - dr. Andrea Morello