Még körülményes az egyes atomok
manipulálása
Kvantummechanika a gyakorlatban
A kvantumszámítógép néven futó mai
fejlesztésektől egyelőre nem várható azonelőnyök összessége, amelyeket a valóban
kvantummechanikai elven működő informatikai eszközök elméletileg ígérhetnek,
mert ez utóbbiak létrehozását számosakadály nehezíti. Ezen hátráltató tényezők
elméletével foglalkozik a terület hazai kutatója, Diósi Lajos, az MTA Részecske-
és Magfizikai Kutató Intézet tudományostanácsadója.
Munkatársunktól
A kvantummechanikai elven működő informatikai
eszközök konstruálásának lehetősége aközelmu'lt éveiben dollármilliókat vonzott,
mert két óriási értékű dolgot ígért. Egyrészt olyan titkosírás-továbbítási
lehetőséget, amelynél az üzenet kulcsát illetéktelenül és
észrevétlenüllehallgatni elvileg sem lehetséges. Másrészt egy olyan
számítógépet, amelynek kapacitása a maiakénál nagyságrendekkel nagyobb, s
amelynek teljesítőképessége az exponenciálisannövekvő mennyiségű feladatok
elvégzéséhez csak hatványszerűen növekvő kapacitást igényel. A kvantumelven való
működés lényegében azt jelenti, hogy az információt azanyag, illetve az energia
elemi kis egysége (például atommag, elektron vagy foton) továbbítja --
magyarázta lapunknak Diósi Lajos, az MTA Részecske- és Magfizikai
KutatóIntézetének fizikusa -- ebből azonban a miniatürizáción tu'l számtalan
elvi u'jdonság, így előny is adódik. (Ám mivel ezen előnyök levezetése lapunk
profiljához képest tu'l sok fizikaimagyarázatot igényelne, ettől
eltekintünk.)
A rendkívül kis információhordozók "munkára fogása" azonban számtalan nehézségbeütközik. Már önmagában az is problematikus, hogy ekkora egységek (kvantumok) hogyan irányíthatók, hogyan végeztethetők velük feladatok. Ráadásul ilyen méreteknél a szintekiszűrhetetlen külső hatások (például sugárzások, kósza fotonok) végzetes veszélyt jelentenek a berendezés "hűséges" működésére.
A kvantumszámítógépet megalapozó elméleti tételek ideális feltételekre alapoztak, ámhamar kiderült, hogy az ideálist még megközelítő környezet sem hozható létre. Diósi Lajos éppen ezen akadályok kutatásával foglalkozik. Mint kérdésünkre elmondta, nem zárható ki,hogy pontosan a környezeti zavaró hatások miatt nem készül el belátható időn belül egy "igazi" kvantumszámítógép.
A japán és amerikai kutatások kapcsán a köztudatba került és óriási összegeket felemésztő kvantum-számítógépes fejlesztések a kvantumoknál jóval nagyobb információhordozóvaldolgoznak. Az atommagok mágnesezettségét használják fel az adatok továbbítására, de információegységenként nem egy, hanem igen sok atommag azonos mágnesezettségévelkísérleteznek. Ám azon túl, hogy ez a kompromisszumos megoldás már nem ígéri a kvantummechanika által garantált elméleti előnyök teljességét, még ezek a rendszerek isnagyon sérülékenyek. Viszont sokkal kisebbek és gyorsabbak lehetnek a ma működő számítógépeknél.
Mint lapunk korábban beszámolt róla, a japán NEC és az amerikai IBM is belejentette már,hogy jól halad kvantumszámítógépe fejlesztésével. A NEC mintegy tíz évre, az IBM ennél hamarabbra tette a piacképes változat megjelenését. Diósi Lajos szerint azonban tíz évreelőre látni ezt a területet nemigen lehet, az viszont most biztosnak tűnik, hogy a közeli években semmiképpen nem lesz működő kvantumszámítógép.
A kvantumelven működő informatikai eszközök másik várható fontos felhasználási területe amár említett titkosírás. Itt csak a kisebb előny az, hogy a kvantumszámítógép maiakhoz képest óriási adatfeldolgozó képessége és sebessége révén feltörhetővé tesz -- méretük ésbonyolult voltuk miatt -- eddig megközelíthetetlen kódokat. Lehetséges lesz, sőt kísérletileg már sikerült is a titkosíráskulcsok lopásbiztos továbbítása. Mint Diósi Lajos elmondta, egygenfi kutatócsoport a svájci posta közönséges üvegszálas távközlési vonalán már kvantumos információt is szétküld fotonnal u'gy, hogy ahhoz elvileg sem lehet illetéktelenül hozzáférni,mert a "lehallgatás" nyoma automatikusan azonosítható. Egyelőre csak néhány kilométeres távolságot hidaltak át, s nem lehet tudni, hogy sikerült-e már kereskedelmi mennyiségűadatot is továbbítaniuk. Ez is olyan terület, amely már bőven felkeltette az érdeklődők figyelmét, és szponzorpénzeket is vonzott.
Az idén százéves kvantumelmélet elvein működő eszközt azonban már régebben használ azemeberiség. Csak a kvantumos működéssel magyarázható például a tranzisztorok, a folyadékkristályos kijelzők működése, a lézerek létezése, de a szupravezetés és aszuperfolyékonyság is. A kvantumfizika viszont u'j keletű, igazi kibontakozása csak most kezdődik, könnyen válhat a XXI. század egyik meghatározó technológiai paradigmájává.
B.H.L.
