"To droga ku komputerom kwantowym. Jeśli powstaną, spowodują spustoszenie" [NOBEL Z FIZYKI]

09.10.2012 13:29
Komitet noblowski ogłasza nazwiska laureatów tegorocznej Nagrody Nobla z dziedziny fizyki

Komitet noblowski ogłasza nazwiska laureatów tegorocznej Nagrody Nobla z dziedziny fizyki (Fot. BERTIL ENEVAG ERICSON / SCANPIX AP)

Nagrodzeni tegorocznym Noblem z fizyki badali kontrolowanie bardzo niestabilnych i delikatnych stanów kwantowych atomów i fotonów. Jeśli będziemy potrafili okiełznać większą liczbę cząstek, stworzymy niewyobrażalnie szybkie komputery. - To jest oczywiście melodia przyszłości, na razie obliczamy zadania na poziomie 2+2 - mówi w TOK FM prof. Krzysztof Meissner. - Komputer kwantowe poczyniłyby spustoszenia - dodaje dr Rafał Demkowicz-Dobrzański.
Laureatami Nagrody Nobla z fizyki zostali Serge Haroche z Francji i David Wineland z USA za badania z dziedziny optyki kwantowej. "Otworzyli drzwi do nowej ery eksperymentów w fizyce kwantowej prezentując bezpośrednią obserwację cząstek kwantowych bez niszczenia ich" - głosi uzasadnienie Komitetu Noblowskiego.

Fizyka kwantowa jest obiektem badań naukowców od ponad stu lat, kiedy to miedzy innymi za sprawa Alberta Einsteina wprowadzone zostało pojecie fotonu - niepodzielnej porcji energii niesionej przez światło. Dziedzina bada m.in. zachowania cząstek elementarnych. To właśnie dla badania praw rządzących fizyką kwantową powstał m.in. słynny Wielki Zderzacz Hadronów.

Chodzi o to, żeby kontrolować przyrodę

Badania naukowców miały doprowadzić do umiejętności złapania pojedynczych atomów lub fotonów i ustawienia ich w stanie kwantowym, tak jak sobie tego zażyczymy. W skrócie: - Chodzi o to, żeby mieć pełną kontrolę nad przyrodą - uśmiecha się dr Rafał Demkowicz-Dobrzański z Wydziału Fizyki UW.

Nagrody niejako się uzupełniają. Badacze robili w zasadzie to samo, tylko z dwóch stron problemu. Haroche dostał nagrodę za to, że potrafił łapać fotony, trzymać je pułapce i kontrolować, "rozmawiać z nimi" wysyłając na nie atomy. Wineland - bo potrafił spułapkować (skupić na małym obszarze) atomy, a potem je oświetlał (światło składa się z fotonów).

Nobel 2012 - John Gurdon i Shinya Yamanaka nagrodzeni za badania nad komórkami macierzystymi >>

Włącz wyobraźnię - atomy w kilku miejscach jednocześnie

Po co nam taka kontrola? - To jest droga ku komputerom kwantowym - tłumaczy w TOK FM prof. Krzysztof Meissner. - Chodzi o sposób radzenia sobie z bardzo złożonymi obliczeniami za pomocą badania stanu mikrocząstek, które są w odpowiednim stanie kwantowym. W ten sposób można ominąć ograniczenia wynikające z sekwencyjnego działania tradycyjnych komputerów - mówi fizyk.

Kluczowe dla sprawy jest to, że stany kwantowe są bardzo dziwne. I tu dochodzimy do wyjątkowości fizyki kwantowej, wymagającej sporej wyobraźni. - Atom może znajdować się w dwóch miejscach jednocześnie. Albo foton może lecieć w jedną i drugą stronę jednocześnie. Należy to traktować dosłownie - mówi dr Demkowicz-Dobrzański.

Mnóstwo obliczeń jednocześnie

Rzecz w tym, aby te dziwne zachowania wykorzystać. - Dane można sprytnie zapisać w stanach kwantowych atomów. Tak, że dany stan będzie reprezentacją jednej liczby. Coś podobnego do bitów - tłumaczy dr Demkowicz-Dobrzański. Komputery klasyczne wszystkie operacje wykonują po kolei: pobierają dane z pamięci, przetwarzają, zapisują itd. Cała sztuczka polega na tym, że atomy mogą być w kilku stanach jednocześnie. - Czyli reprezentować kilka liczb naraz. Wtedy nasz komputer otrzymuje jednocześnie wiele danych i może wykonywać jednocześnie wiele obliczeń - opowiada dr Demkowicz-Dobrzański. To oznaczałoby dramatyczne przyspieszenie obliczeń

Co stoi na przeszkodzie?

Na przeszkodzie takim obliczeniom stoi niestabilność stanów kwantowych. Wyobraźmy sobie pudełko, w którym ułożone są cząstki elementarne, jak protony, elektrony, fotony. Kłopot polega na tym, że ułożony przez nas stan tych cząstek bardzo szybko ulega tzw. dekoherencji. - Czyli traci wiadomość o fazie. Przestaje "pamiętać", niszczy się. Przestaje pamiętać o swoich poszczególnych składnikach, które chcielibyśmy trzymać nienaruszone, żeby wykonać na nich operację i z powrotem zmierzyć - tłumaczy fizyk. - Po prostu staje się bezużyteczny dla obliczeń - mówi. Dlaczego tak się dzieje? Cząstki zwyczajnie oddziaływają między sobą i między "pudełkiem".

Cały problem w delikatności stanów kwantowych

Serge Haroche chciał ten problem ominąć. Badał jak ograniczyć zjawisko dekoherencji, czyli jak najdłużej utrzymać stan kwantowy nienaruszony.

Jest jeszcze drugi problem - sprawa odczytania stanu. - Jest takie twierdzenie w mechanice kwantowej: żeby odczytać stan, to trzeba go zniszczyć. Niszczymy stan, ale inny obiekt ten stan przejmuje - tłumaczy Meissner. - Natomiast oni wymyślili sposób, by poprzez superpozycję atomów i światła odczytać ten stan, niszcząc go jedynie w minimalny sposób - mówi fizyk.

Jeśli więc jesteśmy w stanie odczytywać stan, bez nadmiernej ingerencji, możemy na nim wykonać następną i następną operację.

Komputery kwantowe będą siały spustoszenie

- To jest oczywiście melodia przyszłości, bo na razie kwantowo obliczamy zadania na poziomie 2+2. Ale potencjalnie może to umożliwić rozwiązanie problemów, które dziś nawet sobie trudno wyobrazić - przewiduje prof. Meissner. A już na pewno trudno sobie wyobrazić, żeby zostały rozwiązane dzięki - nawet najszybszym - tradycyjnym komputerom.

- Obecnie możemy kontrolować 15 atomów. Aby móc wykonywać operacje szybciej niż tradycyjny komputer, potrzebujemy mieć kontrolę nad co najmniej tysiącem atomów. To wyzwanie technologiczne - tłumaczy dr Demkowicz-Dobrzański. - Do tej pory drepczemy w miejscu, ale gdyby to się udało, komputery kwantowe poczyniłyby spustoszenia. Byłyby w stanie złamać najczęściej dziś stosowane bariery kryptograficzne. Musielibyśmy wszyscy przejść do szyfrowania kwantowego, tzw. kryptografii kwantowej - przewiduje dr Demkowicz.

W ramach Siódmego Programu Ramowego Unii Europejskiej w badania zaangażowany jest między innymi Uniwersytet Warszawski. - Projekt SIQS (Simulators and Interfaces with Quantum Systems) dotyczy technologii związanych z atomami i fotonami, z tzw. kwantową inżynierią. Jednym z uczestników projektu jest Haroche. Możemy być z tego dumni - cieszy się fizyk.

Komentarze (21)
"To droga ku komputerom kwantowym. Jeśli powstaną, spowodują spustoszenie" [NOBEL Z FIZYKI]
Zaloguj się
  • jamj

    Oceniono 30 razy 28

    Czytając o takich osiągnięciach uświadamiam sobie swoją niewiedzę..Brakuje wyobraźni o tym co jeszcze...

  • zigzaur

    Oceniono 30 razy 20

    Czy ZUS i NFZ już zamówiły takie komputery?

  • hssxy

    Oceniono 23 razy 11

    Komputer kwantowe poczyniłyby spustoszenia - dodaje dr Rafał Demkowicz-Dobrzański.

    Bredzisz waćpan .
    Żaden komputer niczego nie "spustoszy"
    Homo ledwo sapiens - owszem

  • kczyna

    Oceniono 11 razy 9

    To znaczy istniejemy w krysztale procesora (kosmos jest procesorem).Teraz pozostaje obliczyć stałą krystaliczną kosmosu.

  • yarrrr

    Oceniono 14 razy 8

    Co za idiotyczny tytuł. Czy przed wynalezieniem noża mówiono: "To droga ku nożowi. Będzie siał spustoszenie"?

  • minerwamigra

    Oceniono 12 razy 4

    Ta selekcja jest tragiczna.
    Gazeta opamiętaj się!
    Czy elekron do pary emituje informację do pary nawet na krańcach wszechświata w tym samym czasie?
    Wynika z tego, ze informacja rozchodzi się natychmiast!
    Ale!
    Czarna materia, energia, czarne dziury, ewidentnie niszczą informację.
    Pudełko?

    Przyspieszenie na przestrzenie.

    Zmieniasz informację w jądrze atomu.
    Leć elektronie słabości leptonu.
    Zwiększasz przestrzeń likwidując orbity.
    Upakowany w coś atom odkryty.
    Lubo ściągasz na jądro elektrony.
    Bokiem drogę rozświetlają fotony.
    Przestrzeń masz coraz większą na poznanie.
    Czas cofasz, przyspieszasz twoje doznanie.
    Poznanie ciągnie, przyspiesza ciała.
    Dusze, myśl, boga, sfera doskonała.
    Mkną galaktyki i przestrzeni światy.
    Szybciej i szybciej, na czasie istnienia.
    Bo czas w przestrzeni z szybkością się zmienia.
    Dążeniem wieczność, by zapomnieć stosy.
    Odmiany wiary i wiernych donosy.
    Czym epizod wobec nieskończoności?
    Okres bełkotu o roli boskości!

    przez almagus» Pn lut 07, 2011

    www.youtube.com/watch?v=oP59tQf_njc
    talk.polonia.net/viewtopic.php?f=14&t=367&start=220

  • nerexis

    Oceniono 7 razy 1

    Czemu nie napisano, że owszem umożliwi szybkie łamanie obecnych szyfrów, ale również tworzenie nowych trudniejszych do złamania?

  • palgumaka

    Oceniono 3 razy 1

    SRATATATA !!!!

    Srali muchi będzie wiosna ------

    lepiej trawa będzie rosła.

    dopiero zaczeli drapac pojecie jednostek najmniejszych jeszcze niczego nie potwierdzil ----- teorie snują na temat technologii KWANTOWEJ

    I już komputery składają!!!!

Aby ocenić zaloguj się lub zarejestrujX

Najnowsze informacje