Os Uma
Piše: Barbara Kovačević

Studeni 2015. je za fanove kvantnih istraživanja bio plodan mjesec: dokazano je da je kvantno sprezanje prirodna činjenica, ispisan je prvi kvantni računalni kod na takvom sustavu dok su znanstvenici sa Sveučilišta Chicago uspjeli ostvariti stanje kvantne sprege na sobnoj temperaturi i to na makroskopskom (relativno velikom) objektu. S obzirom da makroskopski objekti obično slijede pravila isključivo klasične fizike, uspješnost potonjeg eksperimenta predstavlja veliko otkriće.

Fizičari su tijekom godina srušili razne rekorde kad je dokazivanje postojanja kvantnog sprezanja u pitanju, dok su ovaj put uspjeli spojiti tisuće atoma na sobnoj temperaturi što je nešto što se do sada uspijevalo ostvariti jedino na temperaturama koje su dovoljno niske da mogu rastaliti helij.

Istraživači su pri ovom eksperimentu koristili infracrvenu svjetlost kako bi uskladili magnetna stanja elektrona i jezgre atoma u pločici silicij karbida (SiC), materijala koji se koristi kao elektronski poluvodič. Svjetlost je tako poredala tisuće atoma koje su istraživači nakon toga isprepleli pomoću magnetskih pulsova (sličnim onima koji djeluju u strojevima za magnetsku rezonanciju).

Kvantna fizika objašnjava ponašanje atomskih čestica dok je svemir koji na najmanjim razinama postaje mutno, nestvarno mjesto njezino ključno obilježje. Na primjer, atomi i ostali građevni blokovi svemira u stvari postoje u stanjima toka, tzv. superpozicijama što znači da ih se može pronaći na dva ili više mjesta odjednom. Jedna od posljedica kvantne fizike je kvantno sprezanje pri kojem više čestica može trenutno utjecati jedna na drugu, bez obzira na njihovu udaljenost.

Ovo sprezanje je ključan čimbenik kod stvaranja kvantnog računalstva koje se oslanja na kvantne bitove koji u svojem stanju superpozicije mogu istovremeno biti „uključeni“ i „isključeni“, za razliku od uobičajenih bitova koje koristi klasična elektronika, a koji su ili u jednom ili u drugom stanju. Kad bi se dva kvantna bita ispreplela u svojem stanju superpozicije, to bi značilo da se stvorilo četiri bita koja mogu služiti za pohranu, a što je više njih spojeno sprezanjem, veći su kapacitet i mogućnost istovremene obrade podataka.

Istraživači su izjavili da se jedna od potencijalnih primjena ove nove tehnike odnosi i na kvantne senzore koji koriste prednosti ove osjetljive prirode sprezanja kako bi proširili razinu osjetljivosti klasičnih senzora. Osim toga, ova nova metoda omogućuje sprezanje na sobnoj temperaturi (u odnosu na prijašnju koja je morala iznositi -270 ⁰C) i to na silicij karbidu koji se može koristiti kao dio bioloških senzora unutar živih organizama u svrhu osjetljivije magnetske rezonancije (MRI).

Ovo otkriće može imati još mnoge dalekosežne primjene osim ovih navedenih i vjerojatno će igrati jednu od ključnih uloga u razvoju kvantnog računarstva.