Tamni modovi kvantne fizike više ne blokiraju fononsku kontrolu

Tri istraživača iz RIKEN-a su napravila nešto što zvuči kao znanstvena fantastika dok ne shvatiš koliko je dosadno stvarno, a to je da su riješili problem koji je desetljećima mučio kvantne fizičare. Problem se zove "dark modes" i zvuči kao ime benda koji svira u podrumu kafića Krivi put, ali zapravo je riječ o kvantnim stanjima koja su se ponašala kao onaj frend koji uvijek kaže "ajmo se naći" i onda ne odgovara na poruke. Postoje, ali ih ne možeš dohvatiti. I upravo su ta sranja sprječavala fonone — čestice koje prenose toplinu i zvuk kroz kristalne rešetke — da rade svoj posao u kvantnim uređajima.

Sad su ta tri lika iz RIKEN-a, japanskog instituta koji zvuči kao mjesto gdje odlaze likovi iz animea kad trebaju spasiti svijet, demonstrirala metodu koja te "dark modes" pretvara iz problema u rješenje. Umjesto da blokiraju fonone, sad ih kanaliziraju. To je kao da si godinama pokušavao popraviti auto, a ispostavilo se da je kvar u onom dijelu koji si mislio da je ukrasni. I sad auto vozi. I ne samo da vozi, nego je i kvantno.

Fononi su, za one koji nisu proveli pet godina na faksu učeći fiziku čvrstog stanja, kvazičestice koje opisuju vibracije u kristalnoj rešetki. Zvuči komplicirano, ali zapravo je jednostavno: kad lupiš čekićem po stolu, fononi su ono što prenosi udarac kroz drvo. U kvantnim uređajima, fononi su ključni za kontrolu informacija. Problem je što su se do sada ponašali kao ekipa iz Rijeke koja obeća da će doći na posao u ponedjeljak, a pojavi se u četvrtak s izlikom da im je auto na servisu. "Dark modes" su bili taj servis.

Ono što su ovi istraživači napravili graniči s genijalnošću, ali na onaj način na koji genijalnost uvijek izgleda očita kad je netko drugi napravi. Umjesto da pokušavaju eliminirati "dark modes" — što je bilo kao pokušaj da izbaciš vodu iz čamca dok toneš — oni su ih prenamijenili. Iskoristili su ih kao dodatni kanal za fonone. To je kao da si shvatio da ti onaj smetlar u uredu nije smetlar nego čovjek koji zna gdje su sve greške u kodu i sad ga platiš da ti ih nađe.

Rezultat je otvaranje novih puteva za skalabilne kvantne uređaje, što je fraza koja u normalnom svijetu znači "možda ćemo za deset godina imati kvantna računala koja ne trebaju hlađenje na temperaturu bližu apsolutnoj nuli i sobu veličine hangara". Skalabilnost je sveta krava kvantnog računarstva. Svi pričaju o tome, svi pišu grantove na tu temu, ali dosad je to bilo kao obećanje političara pred izbore — svi znaju da neće ispuniti, ali se nadaju da će barem dio proći.

Ovdje je ključna riječ fononska kontrola. Fononi su dosad bili kao onaj tihi tip u uredu za kojeg svi misle da radi nešto, ali nitko ne zna što. Ispostavilo se da su oni bili najvažniji. Bez kontrole nad fononima, kvantni uređaji su bili kao auto bez volana — možeš ići, ali ne možeš birati smjer. Ovo istraživanje daje volanu smjer. I ne samo to — daje i mogućnost da skreneš.

Tri istraživača iz RIKEN-a su objavila svoj rad u Nature Communications, što je ekvivalent objavljivanju u Vjesniku, ali s tim da te čita cijeli svijet i da je recenziju prošlo pet likova koji su vjerojatno pametniji od tebe i mene zajedno. I tu dolazimo do ironije. Dok se mi ovdje bavimo time hoće li nam netko ukrasti parking na Korzu, ovi tipovi rješavaju probleme koji bi mogli promijeniti način na koji funkcionira cijela tehnologija. Dok naši političari pričaju o tome kako će digitalizirati Hrvatsku, ovi su već digitalizirali kvantne stanja.

Naravno, odmah nakon što sam pročitao ovo, pomislio sam na sve one startupove koji će sad pokušati iskoristiti ovo istraživanje da prodaju maglu investitorima. "Imamo patent na fononsku kontrolu u kvantnim uređajima" — reći će neki lik u skupom odijelu, dok će njegov PowerPoint imati više dijagrama nego istine. I investitori će gutati. Jer tako funkcionira tech industrija. Netko napravi stvarni napredak, a dvadeset likova ga pokuša pretvoriti u pitch deck s frazama poput "disruptivni kvantni ekosustav".

Ali to nije poanta. Poanta je da su tri čovjeka u Japanu riješila problem koji je mučio fizičare desetljećima. I riješili su ga na način koji je istovremeno elegantan i pragmatičan. Bez fanfara, bez PR kampanje, bez objave na Twitteru. Samo su sjeli, smislili i objavili. I sad je svijet malo pametniji nego što je bio jučer.

To je ono što mene, nakon trideset godina u IT-u, i dalje drži u igri. Ne novac, ne hype, ne startupovi koji obećavaju revoluciju svaki tjedan. Nego ovakve stvari. Netko negdje rješava stvarni problem, na način koji je toliko očit kad ga vidiš da se pitaš zašto nitko prije nije došao na tu ideju. A odgovor je: zato što nije bilo tih troje ljudi u pravo vrijeme na pravom mjestu.

Kvantno računarstvo je još uvijek u fazi u kojoj su klasična računala bila 1950-ih. Ima potencijala, ali je glomazno, skupo i nije jasno hoće li ikad postati praktično. Ali ovakvi pomaci, mali ali značajni, polako grade most prema budućnosti u kojoj će kvantna računala biti ono što su danas procesori u mobitelima — nešto što uzimaš zdravo za gotovo dok ne stane.

I dok taj dan ne dođe, dok netko ne iskoristi ovo istraživanje da napravi nešto stvarno, mi ćemo nastaviti čitati o napretku i nadati se da će jednog dana kvantno računalo moći izračunati zašto nam se uvijek zaglavi naplatna rampa na Krčkom mostu. Jer i to je kvantni problem, samo što ga ne rješavaju fononi nego hrvatska birokracija. A to je puno tvrđi orah.

Izvor: phys.org