Kvantni korak Rusije

Kvantni kompjuteri otvaraju fantastične mogućnosti, na primjer u kriptografiji. Izvor: ITAR-TASS

Kvantni kompjuteri otvaraju fantastične mogućnosti, na primjer u kriptografiji. Izvor: ITAR-TASS

Ruski znanstvenici upustili su se u svjetsku utrku u razvoju kvantnih kompjutera time što su uspjeli razviti supravodljivi qubit (kvantni bit) - osnovni element za pohranu i obradu kvantnih podataka. Takvo znanstveno dostignuće ponovno ubraja Rusiju u grupu tehnološki najnaprednijih zemalja u svijetu i označava početak nove ere u informatici.

O kvantnom računalu već se dugo govori, gotovo koliko i o Velikom hadronskom sudaraču (LHC). I potpuno je jasno zašto: on je u sposoban izvršavati proračune stotinama puta brže od većine današnjih najsuvremenijih i najmoćnijih računala. To otvara fantastične mogućnosti, na primjer u kriptografiji. Naime, danas čak ni najmoćniji kompjuter s bilijardu operacija u sekundi nije u stanju „razbiti“ običnu kreditnu karticu: broj sa stotinama znamenki rastaviti na dva jednostavna faktora. Za rješavanje tog zadatka, običnom računalu bi trebalo više vremena nego što je svemir star (15 milijardi godina).

Međutim, kvantno računalo je tom zadatku sasvim doraslo, tako barem kaže teorija. Općenito, ono nagovještava nevjerojatan napredak u najrazličitijim područjima. Na primjer, s gotovo stopostotnom točnošću moći će predvidjeti klimatske uvjete mjesecima unaprijed, dok je, kao što znamo, danas to moguće za najviše 2 do 3 dana. Sada još samo preostaje i da se izvrše ti nezamislivi proračuni. Izazov je toliko primamljiv da vodeće zemlje u svijetu izdvajaju ogromna sredstva za to - ali isto tako je i nevjerojatno složen.

S gotovo stopostotnom točnošću moći će predvidjeti klimatske uvjete mjesecima unaprijed, dok je, kao što znamo, danas to moguće za najviše 2 do 3 dana.

U tu utrku uključila se i Rusija. Grupa znanstvenika s Nacionalnog istraživačkog tehnološkog sveučilišta „Moskovski institut čelika i legura“ (NITU Misis) i iz Ruskog kvantnog središta na čelu s profesorom Aleksejem Ustinov stvorila je i testirala supravodljivi qubit - srce kvantnog računala.

„To je osnovni element za pohranu i obradu kvantnih podataka“, objašnjava Ustinov i dodaje: „Ako kod običnog silicijskog tranzistora postoje dvije varijante - 0 i 1, kod qubita je njihov broj gotovo beskonačan što daje fantastične mogućnosti kvantnom kompjuteru.“

Novo računalo koje operira s beskonačnostima
Ruski matematičar Jaroslav Sergejev, profesor na Državnom sveučilištu „Lobačevski“ u Nižnjem Novgorodu (Rusija) i na Kalabrijskom sveučilištu (Italija), razvio je metodu pomoću koje računala mogu izvoditi operacije s beskonačno velikim ili beskonačno malim brojevima te na taj način kreirao prototip „računala beskonačnosti“.

Na prvi pogled bi se reklo da kod qubita nema ničega posebnog - u pitanju je minijaturni aluminijski prsten (pravokutnog oblika). Međutim, o čemu se radi vidi se samo pod najjačim mikroskopom: na prstenu su napravljeni prekidi širine 2-3 nanometra. I to nije sve: u običnom stanju qubit ima slabe sposobnosti. Da bi se pretvorio u matematičkog genija, mora se prebaciti u kvantno stanje. Na koji način? Prije svega treba postati supravodič hlađenjem gotovo do apsolutne nule (-273.15 stupnjeva Celzijusa). Međutim, kjubiti „žive“ u kvantnom svijetu samo par mikrosekundi, a onda se hrle vratiti u normalu, tj. u stanje „osrednjih“ sposobnosti. No i za to nevjerojatno kratko vrijeme qubit uspijeva obaviti veliku količinu operacija. Zadatak znanstvenika je jasan: potrebno je stalno i iznova „gurati“ qubit u kvantni svijet navodeći ga da vrši izračune u superbrzom režimu.

„Uspjeli smo prije svega stvoriti qubit koji dugo traje - sa životnim vijekom od oko jedne mikrosekunde, a zatim i vidjeti njegovo kvantno stanje“, ističe Aleksej Ustinov. Ti rezultati ubrajaju Rusiju u najnaprednije zemlje u svijetu koje se ističu u razvoju kvantnih računala. Istraživanja su vršena u laboratoriju koju je na NITU Misis osnovao član znanstvenog savjeta Ruskog kvantnog središta i profesor na Tehnološkom institutu Sveučilišta Karlsruhe u Njemačkoj Aleksej Ustinov. On je na natječaju Ministarstva za obrazovanje i znanost RF osvojio „megagrant“ od pet milijuna dolara. Novi laboratorij sada je opremljen najsuvremenijim uređajima i opremom što je i omogućilo provođenje ovih izvanrednih eksperimenata.