„Az újszerű és ismeretlen összefüggések megértése hajt mindannyiunkat”

Kvantumszámítógépek titkosításához és akár fekete lyukak tulajdonságainak megismeréséhez is hozzájárulhat Dóra Balázs újonnan alakult kutatócsoportjának munkája.

„Izgalmas és a fizikai-matematikai tudományokban jelenleg népszerűnek számító téma mélyebb megismerésére teszünk kísérletet. Alapkutatásunk a különböző kvantumtechnológiák vizsgálatára és kidolgozására, ezen belül is a topológia szerepének feltérképezésére irányul a fizika területén” – mondta a bme.hu-nak Dóra Balázs, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézete Elméleti Fizika Tanszékének egyetemi tanára, aki az ismertetett feladatra kutatócsoport megalapításán munkálkodik a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Lendület-programjának sikeres pályázójaként.

A Magyar Tudományos Akadémia 2009 tavaszán hirdette meg először a Lendület Fiatal Kutatói Programot a kimagasló tudományos teljesítményt nyújtó, pályájuk elején járó szakemberek támogatására. A kezdeményezés célja a tehetségek itthon tartása, hazahívása, a kutatói kiválóságok utánpótlásának felkarolása, az ifjú tudósok előrelépési lehetőségeinek bővítése, így az akadémiai kutatóintézet-hálózat és az egyetemek versenyképességének növelése. Az idén tizedik alkalommal meghirdetett pályázatban a befogadó kutatóhelyeken új téma feltárására alakuló tudományos társulások számára biztosítanak jelentős forrást 5 évre.

2018-ban a 105 pályázatból 21 volt sikeres (823 millió forint akadémiai támogatást szerezve), közülük négyen fiatal műegyetemi tudósok: Dóra Balázs (TTK), Lukács Ágnes (TTK), Mosonyi Milán (TTK) és Orbulov Imre (GPK)

(A velük készült valamennyi interjú rövidesen elérhető lesz a bme.hu-n – a szerk.)

 

Dóra Balázs kutatócsoportjának tagjai:

Oroszlány László (adjunktus, ELTE)

Németh Adrián (tudományos segédmunkatárs, BME TTK)

Okvátovity Zoltán (PhD-hallgató, BME TTK)

Pataki Dávid (MSc-hallgató, BME TTK)

A topológia a matematikán belül az alakzatoknak a folytonos (például lyukasztás, megszakítás, törés) deformációk (nyújtások, csavarások stb.) közben megmaradó sajátosságaival foglalkozik. „A 2016-ban kiosztott fizikai Nobel-díj világszerte rávilágított e részterület, régebbi nevén a helyzetgeometria fontosságára, és a benne rejlő lehetőségekre, amelyeket mi is szeretnénk kiaknázni. Kutatótársaimmal a kvantum fény-anyag kölcsönhatás jelenlétében és a kvantum kaotikus rendszerek tulajdonságainak mélyebb megismerésében vagyunk érdekeltek. E tudással akár a fekete lyukak fizikai tulajdonságairól, illetve ezek kvantumos változatairól is szerezhetünk információt például egy egyszerű laborkísérlet keretében” – ismertette választott kutatási területének lényegét Dóra Balázs. Elmondta még, hogy ha sikerrel járnak, akkor tudományos eredményeik a spintronika (amely az elektron töltése helyett azok mágneses momentumát használja információtárolásra), a kvantum-információ-elmélet, a kvantumszimuláció és a topologikus kvantumszámítások területén is hasznosíthatók lesznek. (2016-ban a fizikai Nobel-díjjal elismert DJ Thouless, FDJ Haldane és JM Kosterlitz rávilágítottak arra, hogy a topológiai fázisátalakulás és az anyag topológiai fázisainak tulajdonságai újszerű, rendkívül stabil állapotok megjelenéséhez vezethetnek. Úttörő munkájuknak köszönhetően a tudomány közelebb került a kvantumszámítógép megalkotásához – a szerk.)

Az ifjú kutató bízik abban, hogy vizsgálódásaikkal a kvantumszámítógépek megalkotása és a bennük tárolt információk titkosítása területén előrelépés lesz és szinte feltörhetetlenekké válnak az említett eszközök. Ehhez Dóra Balázs a topologikus platformra építene. Az új, javasolt módszere szerint „mivel a kvantumszámítógépek éppen kvantumosságuk miatt rendkívül sérülékenyek, a környezettel (például hőmérséklet vagy elektromágneses zaj) kapcsolatba lépve a tárolt információ könnyen elveszhet vagy sérülhet. Ezzel szemben a topológiai háttér egy stabilabb rendszer alapjainak megteremtésével hozzájárulva úgy védi az információkat, hogy az egyes, a számítások szempontjából fontos mennyiségeket (például ellenállás) a külső körülményektől függetleníti, egyúttal csakis a topológikus invariáns által teszi módosíthatóvá a rendszer feltételeit”. Hozzátette: „ma még csak kezdetleges kvantumszámítógépek léteznek, a ’topológiai hátterű’ eszközök gyakorlati megvalósítása hatalmas kihívást jelent a tudósok számára”.

Dóra Balázs életpályája

1999-ben mérnök-fizikus diplomát szerzett a BME Természettudományi Karon (TTK)

2002-ben PhD-diplomát szerzett a BME TTK-n

2002-2004-ig az Abdus Salam International Center for Theoretical Physics ösztöndíjasa

2006-2007 a drezdai Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme vendégoktatója

2007-2009 a drezdai Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme kiváló posztdoktori ösztöndíjasa

2009-2015 a BME TTK Fizika Tanszék tudományos főmunkatársa

2015-től a BME TTK Fizika Tanszék egyetemi docense

2015-ben MTA doktora címet szerzett, ebben az évben habilitált

2016-től a BME TTK Fizika Tanszék egyetemi tanára

 

Díjak, kitüntetések:

1996-1998-ig Köztársasági ösztöndíjban részesült

1998-ban 1. helyezett lett a BME Előadóversenyen „A műholdpálya paradoxon” című pályaművével

1998-ban BME TTK TDK I. helyezést ért el és rektori különdíjban részesült, munkájának címe „Spinsűrűség-hullám rendszer hullámszám függő rendparaméter esetén; termodinamika”

1998-ban az OTDK Természettudományi szekció Atommag és részecskefizika, térelméletek tagozat 3. legjobbja lett

2004-2006-ig Magyary Zoltán posztdoktori ösztöndíjas

2009-ben Novobátzky Károly-díjat kapott

2009-2012 első alkalommal nyert Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat

2013-ban Bolyai-plakettel tüntették ki

2013-2016 második alkalommal nyert Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat

2018-ban az MTA Fizikai díjával tüntették ki

Dóra Balázs a Lendület-program kutatójaként 4-5 fiatal szakemberrel dolgozik együtt egy eddig kevésbé fölfedezett tudományterület megismerésén. „Elméleti fizikusként számos nehézséggel kell szembesülnünk szinte már a kezdetektől. A gyakorlati és laboratóriumi feltárásokkal szemben talán még nehezebb megjósolni az elméleti vizsgálatok eredményét, ezáltal az átütő siker elérését. „Egyedül és együttesen is dolgozunk, így a közvetlen kommunikáció révén az egyéni kibontakozás mellett egymás tapasztalataiból is erőt meríthetünk, valamint új információt nyerhetünk” – vélekedett, bízva a munkamegosztás hatékonyságában. A műegyetemi tudós szívesen dolgozik csapatban, és az új kutatási projektben is örömmel osztozik a feladatokon a tapasztalt szakemberekkel, egyúttal a fiatal hallgatókkal. „Öt év hosszúnak tűnik, ám egy ilyen, az alapoktól induló feladatvégzés esetében szinte már most idő szűkében vagyunk. A jövőt nehéz megjósolni, az biztos, hogy minden percet szeretnénk kihasználni” – összegezte a BME egyetemi tanára.

TZS-GI

Fotó: Philip János