„A modern számítástudomány forradalmának küszöbén állunk”

A kvantumszámítógép eredetéről és kifejlesztésének legújabb eredményeiről szólt a középiskolásoknak ajánlott Science Campus előadássorozat legutóbbi programja.

„Eddig lehetetlennek tűnő számítások elvégzésére lesznek alkalmasak az egyelőre még elméletben, illetve kezdetleges prototípusokként létező kvantumszámítógépek, amelyek kifejlesztésével a legnevesebb ipari vállalatok és kutatóközpontjaik, valamint az akadémiai világ komoly szaktekintélyei is foglalkoznak. E dinamikusan, szinte napról napra változó és új technikai vívmányokkal rendelkező terület történetének és legfrissebb találmányainak részleteit osztottuk meg a műszaki és természettudományi témák iránt érdeklődő, még pályaválasztás előtt álló fiatal generáció tagjaival, remélve, hogy kedvet kapnak a Műegyetemen való továbbtanuláshoz” – foglalta össze a Science Campus előadássorozat legutóbbi programjának célját Asbóth János, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézet Elméleti Fizika Tanszékének egyetemi docense.

„Egy új technológiai forradalom küszöbén állunk, amelyben a legnagyobb informatikai vállalatok futnak versenyt egymással és az idővel abban, hogy melyiküknek sikerül elsőként megalkotnia a kvantumszámítógépet. Ezek a bonyolult számítások elvégzésére alkalmas eszközök segíthetnek a rákellenes gyógyszerek, vagy akár új szerkezeti anyagok kifejlesztésében, molekuláris reakciók szimulálásában, de az internetes titkosítás feltörésében is. A fejlesztések alapjaiban változtatják meg elképzeléseinket a számítástudományról” – részletezte Asbóth János, aki az előadásán részt vevő középiskolásokkal és kísérőikkel megosztotta a téma egyik legfrissebb szenzációját: a Google elérte a kvantumfölényt; az óriásvállalat támogatásával a Kaliforniai Egyetem Santa Barbara-i kutatói 53 kvantumbites (qubites) chipet építettek. A prototípus egyelőre még túl kicsi társadalmilag hasznos célokra, ám elegendően bonyolult és pontos ahhoz, hogy meghaladja a hagyományos computerek lehetőségeit néhány (direkt erre a célra kitalált) számítási feladatnál. „Egymillió kvantumbites eszköz megalkotása a cél, amely képes a bonyolultabb kalkulációk lefuttatására, ám a kutatók szerint ez leghamarabb 20-30 év múlva történhet meg” – beszélt a fejlesztéshez kapcsolódó várakozásokról a műegyetemi oktató.

Asbóth János a fiatalok érdeklődési körét szem előtt tartva a magyarországi kutatóintézetekben zajló Nemzeti Kvantumtechnológiai Program fejleményeiről is beszámolt. A projekt révéna BME, az ELTE, a Wigner Fizikai Kutatóközpont és négy ipari vállalat kollaborációjával, az NKFIH támogatásával zajlik a kutatás-fejlesztés. Ennek keretében Imre Sándor, a BME VIK Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék tanszékvezető egyetemi tanárának kutatócsoportja egyetemi és céges együttműködő partnereikkel az egyik első kvantumtechnológiai alkalmazással a kvantumos titkosítással újítják meg a kommunikáció eszközeit. „A magyar kutatás-fejlesztés előrehaladásán múlik, hogy be tudunk-e kapcsolódni a most formálódó európai kvantumkommunikációs hálózatokba” – hangsúlyozta Asbóth János.

Szintén a program keretében hazai kutatók a kvantumbitek tárolására alkalmas fizikai eszközök építésén is dolgoznak: a Wigner Fizikai Kutatóközpont szakemberei vákumban csapdázott rubídium atomokkal létrehozott memóriával kísérleteznek, amelybe fényről lehet majd átírni az információt. Simon Ferenc, a TTK Fizikai Intézetének intézetigazgató-helyettes egyetemi tanára kutatócsoportjában egy alternatív megközelítést vizsgálnak: nitrogén atommal töltött fullerén molekula (60 szénatomból álló, futball labdához hasonló molekula) kvantumos tulajdonságait veszik górcső alá, míg Csonka Szabolcs, a TTK Fizikai Intézet Fizika Tanszékének egyetemi docense és társai pedig félvezető nanopálcákra fókuszálnak: ezekben az elektronok mozgása a szál egy adott szakaszára korlátozható, az ilyen ún. „kvantumpöttyökön” kvantumbitek tárolhatók és manipulálhatók. Mindhárom tudományos programban egy mikrohullámokkal és hadászati célú fejlesztésekkel foglalkozó vállalati partner is részt vesz.

Simon Ferenc (balról) és Asbóth János (jobbról) előadásuk közben

Asbóth János kifejtette, hogy a Nemzeti Kvantumtechnológiai Program keretében kvantumos műveletekkel tervezik javítani műszerek érzékenységét, ill. új típusú érzékelési módokat is kialakítani rajtuk. Egy magyar startup a Wigner Fizikai Kutatóközponttal együttműködésben kvantumos trükkökkel mikroszkópokat tenne alkalmassá a mágneses tér érzékelésére. A program elméleti kutatásokat is támogat: az ELTE-n, a BME-n, illeve cégeknél is kvantumrendszerek hagyományos szimulációjának módszereit és a kvantumszámítógépeken futtatható ún. kvantumalgoritmusok fejlesztését is végzik.

Asbóth János júliusban csatlakozott a Műegyetem oktatói gárdájához, korábban az MTA Wigner Fizikai Kutatóintézet munkatársa volt. Jelenleg speciális szigetelőket vizsgál, a topológia matematikai eszközeit használva kutatja, hogyan lehet a kvantumszámítógépeken tárolt információkat megóvni a környezeti hatásoktól. Emellett évek óta tart ismeretterjesztő eladásokat a természettudományok iránt érdeklődő fiataloknak, így szívesen mondott igent a Science Campus programsorozatban való részvételre: „tudományos szakemberként azzal foglalkozhatok, amit igazán szeretek, tehát akár a gyors gyakorlati eredményt produkáló kísérletekkel egyáltalán nem kecsegtető alapkutatással is. Ezért úgy vélem, tartozom annyival a társadalomnak és a pályaválasztás előtt álló ifjúságnak, hogy közérthetően bemutatom a saját és szakterületem eredményeit, és megismertetem velük a pályán rejlő fejlődési és karrierlehetőségeket”. Elárulta: tervei szerint további előadásokra készül kvantumos témában: decemberben a Google kvantumszámítógépe iránt érdeklődő kutatóknak prezentál, tavasszal pedig az ELTE-n beszél majd a kvantumos hibajavításról.

TZS-GI
Fotó: Takács Ildikó
Bélyegkép forrása: pixabay.com