A kvantum-számítástechnika egyik ágát köszönhetjük az idei fizikai Nobel-díjasoknak

Egy brit, egy francia és egy amerikai tudós, John Clarke, Michel H. Devoret és John M. Martinis kapta az idei fizikai Nobel-díjat a makroszkopikus kvantummechanikai alagúteffektus és az energiakvantálás felfedezéséért. A három kutató létrehozott egy szupravezető áramkört és kvantummechanikai effektusokat figyelt meg benne, ezzel igazolva, hogy a kvantumjelenségek nemcsak atomokban működnek, vagyis a kvantált energiaszintek nagyobb léptékű rendszerekben is megjelennek.

„Egy csipesszel megfogható áramkört képzeljünk el: míg egy atommagban van 10-100 elektron, egy ilyenben értelemszerűen sok nagyságrenddel több” – mondta a bme.hu kérdésére Makk Péter egyetemi docens, a Fizika Tanszék vezetője. 

„Az alagúteffektus lényege, hogy bizonyos körülmények között az elektronok képesek áthaladni két fémlemez közötti szigetelő rétegen. 

A friss Nobel-díjasok által vizsgált rendszerben a szigetelő két oldalán szupravezető fémek találhatók, és az így létrejött úgynevezett Josephson-átmeneten úgy tudnak elektronpárok átalagutazni, hogy az átfolyó áramhoz nem kapcsolódik feszültségesés. A kísérletükben bizonyították, hogy jól meghatározott frekvenciával besugározva az áramkört, gerjesztéseket tudnak létrehozni a kvantált energiaszintek között, és ezt az átmeneten való feszültség megjelenése mutatja meg” – magyarázta Makk Péter.

És mindennek mi a jelentősége?

Ezeken a kísérleteken és áramkörökön alapul a mai kvantumtechnológia, a kvantumszámítógép-készítési törekvések egyik iránya, a szupravezető kvantumbit-architektúra. Clarke és társai tehát megalapozták a kvantum-számítástechnika egyik válfaját. Makk Péter hozzátette, a felfedezés után a Műegyetemen is végeztek olyan kutatást, amely az ő felfedezésükön alapul, például „Magyarországon először a BME laborjában vizsgáltunk szupravezető kvantumbitet, illetve a hallgatóink ilyen elveken alapuló kvantumszámítógépet programozhatnak a kurzusainkon”.

Devoret-nak egyébként volt már magyar kutatótársa: a BME-n végzett és itt is doktorált, jelenleg a finn tulajdonú IQM nevű cégnél dolgozó Geresdi Attilával közösen jegyzi ezt a publikációt.

Pont az idén ünnepeljük a kvantumelmélet 100. születésnapját, a BME szervezésében pedig épp nemrég volt egy konferencia, ahol a kvantumtechnológia szakértői gyűlek össze.

Rektori Hivatal, Kommunikációs Igazgatóság