Kereső toggle

Kvantumcsapdák

Fizikai Nobel - Újabb lépés a kvantumszámítógépek felé

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Idén a francia Serge Haroche és az amerikai David J. Wineland kapta megosztva a fizikai Nobel-díjat, az „önálló kvantrumrendszerek mérésével és manipulálásával kapcsolatos módszerek kidolgozásáért” – jelentették be a Svéd Királyi Tudományos Akadémián Stockholmban. A felfedezés végre kibillentheti sokéves kátyújából a kvantumfizikát.

A fényre vagy az atomokat felépítő elemi részecskékre a klasszikus fizika törvényei nem alkalmazhatók, mikroléptékben a kvantumfizika törvényszerűségei érvényesek. Mindkét díjazott a fény és az anyag közötti kölcsönhatásokat tanulmányozó kvantumoptika területén végezte a kutatásait: egymástól független kísérleteik során Wineland egy vizsgálható ioncsapdát, Haroche pedig egy fotoncsapdát hozott létre.

A részletes kifejtés szerint a két tudós „a kvantumfizikai kísérletezés új korszaka előtt nyitotta meg az utat azzal, hogy demonstrálták az egyedi kvantumrészecskék közvetlen megfigyelhetőségét azok tönkretétele nélkül”.

Hol lehet ennek szerepe? Például az elméletben már létező kvantumszámítógép megalkotásánál. Közismert, hogy a jelenlegi számítógépek tranzisztorai a van áram-nincs áram kétállású lehetőségen alapszanak, így a lehetőségeik korlátozottak. Ezzel szemben az elemi részecskékkel dolgozó kvantumszámítógép alapja, a kvantumbit vagy qbit több állású is lehet, jelentősen megnövelve ezzel a kódolt lehetőségek számát.

Van azonban egy komoly probléma. Az úgynevezett Heisenberg-féle határozatlansági elvből következően nem lehet egy részecske változóit egyszerre pontosan megmérni. Ha ugyanis egy kvantumrészecske kölcsönhatásba kerül a környezetével, akkor a felhasználás szempontjából fontos kvantumállapota gyorsan összeomlik, és a benne tárolt információ elvész. A kvantumbit tehát csak addig stabil, amíg nem kerül kölcsönhatásba a környezetével. Márpedig ha a gép működéséhez egyszerre szükséges, hogy tökéletesen el legyen szigetelve a környezetétől, ugyanakkor mégis adatokat tudjunk bevinni és kiolvasni, az komoly, mondhatni megoldhatatlan problémát jelent.

Ez az oka annak, hogy egyelőre nem lehetséges kvantumszámítógépet létrehozni, és ezért jár Nobel-díj a két tudós kutatásaiért, mivel izolált kvantumrendszereket tettek megfigyelhetővé, és ami még fontosabb, módosíthatóvá, újabb nagy lépést téve ezzel a jövő számítógépei felé.

A kvantumszámítógépek olyan területeken lennének használhatóak, ahol rengeteg változóval bíró komplex rendszerrel kell rövid idő alatt számításokat végezni, amire a mai, tranzisztoralapú számítógépek csak bizonyos korlátok között alkalmasak. Így sokkal pontosabb klímamodellek készülhetnének, de sokat segíthetne a gyógyszerkutatásban, bonyolult molekulák tervezésében és hatásmechanizmusuk tesztelésében. Hatalmasat lépne előre az emberi agy működésének a modellezése, valamint a mesterséges intelligencia megalkotására irányuló kutatások.

Egy másik fontos terület a különböző titkosítások, a banki biztonsági rendszerek, vagy épp a Facebook vagy a Gmail biztonságát őrző tanúsítványok. Ezek mindegyike mögött olyan kriptográfia rejlik, melyeket hagyományos számítógéppel kivárhatatlanul hosszú időbe telne feltörni. Egy kvantumszámítógéppel viszont gyerekjáték lenne, ebből következően elkészülte esetén az összes mai biztonsági megoldásunk rögtön elavulttá válna, hogy más típusúaknak adja át a helyét.

Az idő előrehaladtával egyre bizonyosabb, hogy a kvantumfizika elméleteinek lépésről lépésre történő gyakorlati megvalósításai jelentősen megváltoztatják majd a következő generáció mindennapi életét.

Több csokoládéval több Nobel-díj

Minél több csokoládét fogyasztanak egy országban, annál több az egy főre eső Nobel-díjak száma – áll a New England Journal of Medicine című rangos orvosi lap nemrég megjelent tanulmányában. A vizsgált 22 ország között a pálmát természetesen a svájciak viszik (85 gramm/fő csokifogyasztással), őket követik a svédek, majd a dánok.
A számítás szerint fejenként negyven deka csokoládé fogyasztásával lehetséges eggyel több Nobel-díjhoz jutni évente, ami az Egyesült Államok esetében (amely egyébként csak a középmezőnyben helyezkedik el) évi 125 millió kiló csokit jelentene. Az egyetlen kivétel Svédország, mely túlteljesítette az átlagot a maga 32 Nobel-díjával, annak ellenére, hogy a csokoládéfogyasztása alapján mindössze 14-et szerezhetett volna. A tanulmány szerzője, Dr. Franz Messerli szerint lehetséges, hogy vagy a stockholmi bizottság patriotizmusa, vagy a svédek szellemi képességének csokoládé iránti különleges érzékenysége állhat a háttérben.
Kisebb hiányosságok azért mutatkoznak a kísérleti elrendezésben: egyrészt a felhasznált adatok országos átlagokon alapulnak, és nem vizsgálták a Nobel-díjazottak éves csokoládéfogyasztását sem. Egyelőre az a csokoládémennyiség sem meghatározott, amelynek elfogyasztása garantálhatja a stockholmi bizottságtól érkező meghívást. Dr. Messerli is elismeri, hogy eredményei kissé abszurdak, de egyben rávilágítanak a statisztika gyenge pontjaira is; így hát mértéktartóan vonja le következtetéseit annak ellenére, hogy a felhasznált adatokat megbízhatónak tartja.