View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
P laza › B izia50 berria 2009ko abenduaren 3a, osteguna
Zientzia DZientzia D
Irune Lasa Leioa
The Big Bang Theory- ren atalguztiak ikusi ditu Enrique Sola-nok (Lima, 1964), eta barrezka ai-patu ditu. Bere bulegoko arbelakere go gora ekartzen ditu telesaile-an ikusten direnak. Ikerbasquekoikertzailea da, eta irakasle EHUn.Badaki ezjakinontzat ez dela erra-za bere lan arloa ulertzea, bainaadeitsu, bere lana pasioz egitenduenaren emozioarekin, adibide-ak eman ditu bata bestearen atze-tik, oso modu pedagogikoan, beregrina hori kutsatuz.Zer da konputazio kuantikoa?Ordenagailu klasikoek, arrun-tek, bit-a daukate informazio uni-tate moduan; bit klasiko deitukodiogu. Funtsean bi balio zehatz, 0edo 1, izan ditzakeen erregistro �-sikoa da. 0 edo 1 hori voltaje batizan daiteke, edo korronte bat,edo propietate �siko bat. Bit klasi-ko horren propietate matematikogarrantzitsu eta abstraktu bat dahonako hau: 0 da edo 1 da; edohoriesklusiboa da. Konputazio kuan-tikoranzko paradigma aldaketahandia beste honetan dago: �sikakuantikoak posible egiten dumaila kuantikoan, mikroskopi-koan, erregistro �siko batean bitbat kodetzea 0an eta 1ean egon
daitekeena aldi berean, eta etahori inklusiboa da. Ez soilik 0aneta 1ean: 0 eta 1 arteko pisu erlati-bo guztietan, 0tik pixka bat eta1etik asko duen balio batean, adi-bidez; continuum bat dago. Bitkuantiko edo qubit deituko dioguhorri.
«A, ongi», esango duzu, «nor-mala dirudi», baina ez da hala, ba-terae zinak diren bi propieta tezari garelako. Objektu hau aldi be-rean hemen eta hor dagoela esan-go banizu be zala. Absur doa diru-dien espekulazio horrek hainbatondorio izan ditu. Eta iragarpenma tema tikoek diote, nire ordena-gailuan 10.000 bit klasiko erabilibeharrean 10.000 bit kuantiko jar-tzen baditut, inork inoiz ebatzi ga-beko eragiketak ebatziko dituda-la. Are gehiago: bitxia gerta ba-daitek e ere, badaude �sikanarazo batzuk, eragiketa batzuk,ebazteko nahiko sinpleak lirate-k eenak, baina munduko ordena-gailu guztiak batera jarrita etaunibertsoaren denbora guztiare-kin ere ezin argitu direnak. Adibidez?Material bat deskribatzea. Tintakpaper zuri hau nola inpregnatzenduen deskriba tu nahi dut, etahori numerikoki egingo dut. Zen-bat atomo daude? Ale txikienak
trilioika atomo ditu, eta ordena-gailu klasiko baten memoriakezin du hori simulatu. Eta badaki-gu ordenagailu kuantikoak bage-nitu gaur ezinezkoak diren kalku-luak egingo genituzkeela. Zein fasetan gaude konputaziokuantikoan?Sinplea eta gogorra da entzuteko.Bi dira erantzun beharreko galde-r ak. Ba ta: Zenba t qubit manipu-latu daitezke goi mailako zehazta-sunez? Gaur egun, zortzi-hamarqubiten manipulazioa da er rek o-rra. Bigarren galdera da: Zenbatbit kuantiko dira beharrezkoaktribiala e z den kalkulu ba t egite-ko? Tribialak ez diren kalkuluezari naizenean, ordenagailu klasi-ko batek egin ezin ditzakeenei bu-ruz ari naiz. Erantzuna da milakaqubit behar direla. Jakina, zortzihoriek milak oekin alderatzen ba-dituzu, urrun dirudite gauzek.Baina ordenagailu klasiko batekbilioika bit klasik o ditu. Ordena-gailu kuantiko batek mila, bostmila, hamar mila qubitekin seku-lakoak egin ditzake. Hasi berriakgaude , eta zuk aipa tu didazun al -bisteak bit kuantikoekin edozeregin daitekeela erakusten du.Hain zuzen, Coloradon,National Ins-titute of Standards and Technology-ko talde batek, lehen ordenagailu
kuantiko programagarria egin du.Zein da albiste horren garrantzia?K ontu handiarekin ibili behar dahorrelakoetan. Ez da lehen aldiabi qubit ondo kontrolatzen direnaeta erabakigarriak diren bi qubi-teko ate logikoak ezartzen direna.Ate logikoena sinplea da: qubitbateko ate logikoa da: zu altxa-tzen eta esertzen zara, eta nik ber-din egiten dut, korrelaziorik gabe.Bi qubiteko ate logikoa da: ni al-txa tzen banaiz, zu altxatzen zara;ni esertzen banaiz, zu esertzenzara. Hori klasikoki existitzen da,baina baita kuantik oki ere, etahainba t esperimentu e gin diraqubitekin. Nire kideek e gin dute -na izugarria da, baina urrats tek-nolo gik oa da. Zera esan dute: ezda nahik oa qubit ba tek o eta bi qu -bitek o ateak e gitea; demostra tu -k o dugu bi qubit horietan denaegin daitek eela.
Adibide ba t emango dizut: era -gik etari batuk eta deituk o dio gu.
A eta B zenbakien batuketa egin-go dugu. Gauza e z da 1 eta 1 jar rieta batura 2 dela esatea. Horiekegin dutena gogorragoa da, seku-lak o ahale gina: 160 aldiz, zenba-kiak ausaz hartu eta batuketakeginarazi dituzte, 25 gehi 47, 0,5gehi 30. Sintesian: ba tuk eta egi-ten dakizula diozu, 1 eta 1en batu-keta egin eta baturak 2 eman dizu-la esa ten duzulako? Ez, froga ieza-dazu egiaz badakizula batuketakegiten. Hori egin dute. Eta oso garrantzitsua da.Bai, zientziak eta aurrerapen tek-nologikoek onarrizko unitate bi-dez funtzionatzen dutelako. Qu-bit batekin ez duzu logika kondi-zionalik egiten; birekin soilik egindezakezu kondizionaltasun hori.Funtse zk o unita te hor retatik sor-tuko duzu konplexutasuna. Zuk zehazki zertan egiten duzu lan?Diziplina anitz ek o lana e gitendut, hainbat area konbinatuz. Ja-kin-nahi handikoa naiz, eta noiz-
bait �sika eta literatura konbina-tzea ere gusta tuko litzaidake.Atsegin dut bateraezinak direngauzak nola bateratzen direnikustea. Infor mazio kuantik oa-ren teoria matematikoa errealakdiren sistema �sikoekin konbina-tz en e giten dut lan. Sormenare-kin gauzak imajinatu, horretara-ko zein tresna behar ditudan bila-tu, eta e xistitzen badira, bikain;bestela, sortu egin behar ditut. Eta nolakoak izango dira ordenagai-lukuantikoak?Zenbait kidek, galdera horri eran-tzuteko, lehen ordenagailu klasi-k oaren argazkia erakusten dute:gela erraldoi bat betetzen zuen se-kulako makinatzarra, tutu etabalbulekin. Zintzotasun osoz dio-tsut e z dauka gula ar rastorik erenolakoa izango den ordenagailukuantiko bat. Joerez hitz egingodizut soilik. Orain bi ur te galdetubazenu, esango zizuten atomoakizango zirela ordenagailu kuanti-
koen oinarri; gaur, berriz, mate-r ial supereroaleak izango direla.Eta hemendik bost urtera, agianoinarrizko partikulen plasmakizango dira... Hemen, nire talde -an, qubit supereroaleetan orde-nagailu kuantikoak egiteko sareeuropar ba tean gaude .Eta zer dira qubit supereroaleak?Zero absolututik gertuko tenpe-ra turan soilik funtzionatzendute, ezer ez baita supereroaleagiroko tenperaturan. 0 absolutua–273 grado zentigrado dira, 0 gra-do Kelvin eskalan. Eta nik lan-tzen ditudanek supereroaleekfuntziona de zaten 0,02 kelvinetanegon behar dute. Ufa…Baina hor dago emozioa. Imajina-tzen duzu, aieruz aritu eta ba t-ba -tean talde esperimental batekesaten dizu jarri dutela nik esan-dak o tenpera turan; eta nik au -rreikusitako �sikak baietz, fun-tzionatzen duela. Zirraragarria.
Baina zer materiali buruz ari gara?Normalean aluminioa erabiltzenda. Giroko tenperaturan ere eroa-le ona da aluminioa, baina hemendator arazoa. Izan ere, galdetu dai-teke: aluminioa hain eroale onabada, zergatik ez erabili konputa-zio kuantikoan? Erantzuna: deko-herentzia kuantikoaren fenome-noarengatik. Kontzeptu horrektorturatzen gaitu, eta amesgaizto-ak eragiten egunero. Dekoherentzia kuantikoa...?Atzean egitate �siko meta�sikobat dago: ezer ez dago erabat isola-tua. Nik esaten badizut aulki haude�nitzeko, de�nituko zenidake,ezta? Baina nik esango dizut:«Hori da aulkia? Inguratzen duenairea ere sar tuko dugu de�nizio-an». Zuk: e zetz, nahi badut aulkiahuts makina baten sartzeko. Etanik: «Eta z er gertatzen da iristenzaizkion argi fotoiekin?, Sar tu be-har k o ditut de�nizioan». Eta zukezetz, argi dagoela aulkia aulkiadela. «Bai, baina aulkia interakzioelektromagnetiko konstanteanda go». Zuk, ez dagoela gauzakhainbeste korapilatu beharrik,sinpli�katzeko. Eta nik, «Interak-zionatzen duelako, isolatu ezin de-lako, horregatik gara aulkiari be-hatzeko gai’.
Konputazio kuantikoaren hel-burua qubitak ahalik eta isolatuenegotea da, bakarrik egin dezatenlan besteekin interakzionatu gabe,gero, nahi dugunean joan eta, inte-rakzioan, informazioa irakurtze-ko. Naturari naturala ez den zer-bait eskatzen ari gatzaizkio. Konputazio kuantikoari buruzkoitxaropen handia dago zientziarenbeste alorretan.Kripto gra�an jada errealitateada. K omunikazio kuantik oan ere,distantziara infor mazioa pasa tze-ko teleportazioz, fotoi bidez. Si-mulazio kuantik oena da erabilga-r ria izango den beste ar lo ba t. Ho -riek bost-hamar ur te bar ruiritsik o dira. Eta gero , jakina, ima-jina tu e zine zk o abiaduran kalku -luak e gitek o gai izango diren or -dena gailu kuantik oak.
Enrique Solano q Fisikari teorikoa
Konputazio klasikoaren mugak gaindituko ditu urte gutxirenburuan konputazio kuantikoak, eta haren emaitza izango diraordenagailu kuantikoak. Mundu berri bat zabaltzen ari da.
«Egun ezinezkoak direnkalkuluak egingo dituguordenagailu kuantikoekin»
.netsukare aoizauke netab okitnauk oizalumis,nikeravonasaC egroJ okedlat ereb —naerrekze— onaloS euqirnE LUIS JAUREGIALTZO / ARGAZKI PRESS
Recommended