Povodom Nobela 2012. za fiziku, podsećamo se jednog filozofskog pitanja koje vodi do nove kvantne tehnologije računanja
Tekst: Marija Nikolić
Čekajte, zar nije cela poenta kvantne mehanike u tome da je nemoguće znati koje je pravo stanje pojedinačnih čestica? Zar te čestice nisu zapravo talasi? Ili je mačka i živa i mrtva? Već je ovo bilo dovoljno da vaš mozak uđe u kvantno stanje: stanje obrazovanog i neznalce istovremeno.
Nepostojana kao balončići od sapunice, svojstva kvantnih čestica su sklona da nestanu čim fizičari pokušaju da ih izmere. Međutim, moguće je napraviti neku vrstu ogledala u kom će se te karakteristike ipak ocrtati. Upravo su za to Serž Aroš sa Francuskog koledža iz Pariza, i Dejvid Vejnlend sa Nacionalnog instituta standarda i tehnologije u Bulderu, Kolorado, podelili Nobelovu nagradu za fiziku.
Kako je to odbor Nobelovog komiteta saopštio, ovogodišnja Nobelova nagrada je dodeljena dvojici naučnika za „revolucionarne eksperimentalne metode koje omogućavaju direktnu manipulaciju kvantnih sistema“. Da vidimo šta to tačno znači.
STANJE ILI NIJE STANJE
Oba naučnika su radila u oblasti kvantne optike; što znači da su njih dvojica uspeli da gledaju u vrlo male čestice, kao što su fotoni, i da pritom odrede njihova kvantna stanja.
Njih dvojicu vezuje povezan ali ipak odvojen rad: Aroš je odbijao svetlosne čestice između ogledala kako bi ispitao njihove kvantne karakteristike, dok je Vejnlend pravio zamke za naelektrisane atome i pomoću svetlosnog lasera pokušavao da kontroliše ove čestice.
Otkrića na kojima se zasnivaju ovi ekperimenti su već korišćena u razvoju ultrapreciznih atomskih časovnika i verovatno će mnogo više i brže doprineti razvoju kvantnih računara, za razliku od trenutne tehnologije bazirane na elektronima.
Kao i Vejnlend, Aroš je koristio svoj eksperimentalni sistem da kreira kvantna stanja inspirisana čuvenim paradoksom Šredingerove mačke, u kom kvantni sistem postoji u superpozicijama dva različita stanja (mačka je i živa i mrtva), dok se merenje ne završi i sistem se ne razreši u jedno od dva moguća stanja. Arošijev tim je 2008. opisao stvaranje nekoliko verzija ovih stanja snimajući pritom video njihovog prelaska iz kvantnog u svakodnevni svet.
KVANTNO RAČUNANJE
Kvantno računarstvo je jedna od najzanimljivijih stvari koja se danas dešava u nauci, ali je ujedno i jedna od najkomplikovanijih stvari o kojoj se može govoriti. Kvantno računarstvo povezuje dva polja naučnog istraživanja: kvantnu fiziku, koja je mnogima teška za razumevanje, i računanje, koje je, budući da je ova godina u znaku Alana Tjuringa, konačno dobilo malo pažnje. U suštini, cilj je da se napravi neviđeno mali kompjuter. Čak i srednjoškolci danas znaju da se fizički zakoni koji vladaju objektima normalne veličine razlikuju od fizičkih zakona koji važe za one vrlo, vrlo male.
U slučaju da ste propustili, kvantno računanje je zasnovano na vrlo dubokoj ideji: da je čitav svet jedna vrsta kompjutera. Sada, kada programiramo naše računare, mi programiramo mašine koje se ponašaju na veštački način, prema zakonima koje smo ugradili u njih. Mada, sve više naučnika danas misli da je moguće računati na mnogo prirodniji i prisniji način – programiranjem pojedinačnih atoma da sami rešavaju zadatke koristeći ono što se zove „istinski zakoni fizike“.
Upotreba ovakve vrste računanja je i dalje, iz najrazličitijih pobuda, najprimamljivija vladama, koje inače i najviše finansiraju razvoj ove tehnologije kako bi dešifrovale kodove, koje je nemoguće dešifrovati pomoću današnjih kompjutera.
Ali, šira primena kvantnih računara je svakako jednako primamljiva. Zamislite da svako od nas poseduje jedan lični kvantni računar, a da pritom razumemo njegov rad i, naravno, umemo da ga koristimo. Ali tim se pitanjem ulazi u jedno novo polje, jedan paralelni svet, baš po principu kvantne mehanike.
Da li je kvantno računanje uopšte pitanje fizike? Ili pitanje računarstva? Ili možda filozofije? Ostajući u čisto kvantno-teorijskom stilu, rekli bismo da su sve tri opcije istovremeno istinite. Ukoliko to zaista tako funkcioniše, to ide u prilog onima koji veruju u interpretaciju kvantne teorije multiverzuma – ideje da su sve moguće opcije zapravo činjenice u paralelnim univerzumima, koji su jednako stvarni kao i ovaj naš.
TRAGOM NOBELA
U prvoj polovini oktobra, dan za danom, dodeljuju se Nobelove nagrade za medicinu, fiziku, hemiju, književnost i mir, kao vrhunsko priznanje tvorcima ideja koje su promenile svet. Kakva su dostignuća Nobelovih laureata, kako se do njih došlo, šta predstavljaju i kome su namenjena?
Istražite više o NOBELOVIM NAGRADAMA.