Kezdem a közepén, az egyik legszemléltethetőbb példával. Hallotta már valaha, hogy az ikrek között különleges kapcsolat van? Hogy valamiféle más kapocs van köztük, mint egyszerű testvérek vagy egyéb rokonok között? Előfordulhat, hogy sokan legyintenek a gondolat hallatán, hogy van benne valami, de igazából ki tudja... Az elmúlt néhány évtized azt igyekszik bizonyítani nekünk, hogy ez egy tudományosan igazolható tény. Nem igazán emiatt, hiszen a tudománynak nyilván vannak erősebb érdekei is, de karcolgatják az ikrek különleges kapcsolatának magyarázatát is.
Történt ugyanis egy felfedezés, melyet azóta többször is bizonyítottak és kimondja, hogy két atom kapcsolatban állhat egymással, akár a világ két különböző pontján is. Ez a szuperpozíció, mint kvantummechanikai jelenség hozzájárulásával történhet meg. Amikor két fotonrészecske összefonódik, kvantumállapotot vesznek fel, vagyis függetlenül egymástól való távolságuktól állapotuk meghatározódik, mert egy közös hullámfüggvény részei. Az összefonódásuk miatt pedig mindkét részecske hatással van a másikra legalább a mérésük pillanatában.
Alapvetően a kvantumfizika a nanoszkopikus jelenségeket vizsgálja. Még "előtte", vagyis amikor a tudomány még az atomi szintet vélte legkisebbnek, viszonylag univerzálisan működött a fizika. A kvantummechanika felfedezésével viszont az az érdekesség is megérkezett, hogy nem mindenhol érvényes a "klasszikus fizika". Még maga Albert Einstein is tiltakozott a felfedezések hallatán, (még úgy is, hogy része volt benne,) hiszen ellene megy a relativitáselméletének.
Az iPon magazin ezt úgy fogalmazta meg, hogy
"nem egyszerűen valamiféle szakmai versengésről van szó a két elmélet hívei között, hanem a teóriák ténylegesen annyira szembe mennek egymással, hogy jelen formájukban egyszerűen nem írhatják le ugyanazt a valóságot."
Ez az eltérő valóság pedig pont az, ami miatt első hallomásra boszorkányságnak tűnhetnek a kvantum-mechanikai kísérletek és megvalósítások. Nem értelmezhetőek könnyen, az általunk is tapasztalható fizika síkján, vagy a szimpla egyesek és nullák logikáján, amikkel eddig azonosulni tudtunk. Ennek ellenére nagyon is valóságos a kvantumfizika. Ezt a következő példák is szépen bemutatják.
Jian-Wei Pan fizikus vezetésével valósult meg Kína kizárólag kvantumtudományon alapuló kommunikációja a 2016-ban orbitra állított Micius nevezetű műholdjával. A fejlesztés nem csak optimistának tűnt, hanem egészen elképzelhetetlennek még néhány évvel ezelőtt, a Micius által azonban egy biztonságos kvantumkriptográfiai üzenetközlés jött létre 1200 kilométeres távolságból, fotonrészecskékkel.
"2017-ben a csapat egy osztrák kutatócsoporttal együtt alkalmazhatta a műholdat a világ első kvantumtitkosított virtuális telekonferenciájának lebonyolítására Peking és Bécs között." [1]
Ezt a kvantumfizikán alapuló titkosítást első tesztkör utáni analizálásokat követően olyan szintre tökéletesítették, hogy maga a szakember, Jian-Wei Pan azt nyilatkozta, hogy "Nem kell megbíznunk a műholdban. Tehát a műholdat bárki elkészítheti – még az ellenséged is." Hogy ezt hogyan kell technikailag pontosan elképzelni, arról az űrvilág.hu cikkjében olvashat.
Hogy tessék? Azt hitte, csak a sci-fi filmekben van? Ray Kurzweil is megjósolta A szingularitás küszöbén c. könyvében, hogy ebben az évszázadban tulajdonképpen a Harry Potter könyvek összes varázslata megvalósítható lesz a technológiai fejlesztések által. Amikor ezt a sort olvastam jó pár évvel ezelőtt, nagyjából eldőlt, milyen témák érdekelnek annyira, hogy kutassam őket.
Szóval igen, teleportáltak sikeresen. Persze, nem embert, hanem ugyancsak fotonokat a kvantum-összefonódás jelenségre hagyatkozva.
Anton Zeilinger Nobel-díjban részesült 2022-ben a kísérlete által, melyben két részecske között átteleportálták az egyik állapotát a másiknak. Ennek örülünk, de még azért ne álljunk sorba a teleportálógépnél, hiszen ez az aktuális lehetőség azzal jár együtt, hogy az eredeti, teleportálandó részecske megsemmisül, és "csak" a tökéletes kvantummása, tehát az állapota kerül át a másik helyre a térben való utazás nélkül. Ez első olvasásra lehet nem tűnik olyan monumentálisnak, mint amilyen valójában, mert azok miatt a bizonyos sci-fi és fantasztikus elképzelések miatt már mindenki személyeket és tárgyakat szeretne teleportálni. Vagy éppen a hörcsögét. Viszont, míg ezekről nagyjából sejtjük, hogy (egyelőre) elvetemült gondolatok, addig ez a bizonyos kutatócsoport John F. Clauser és Alain Aspect részvételével mégiscsak kivitelezte a teleportálást részecskeállapot szinten, amely alapja lehet a többinek.
Az utóbbi időben óriási visszhangot kapnak a kvantum-számítógépek, az egyre élesedő verseny, illetve, természetesen az ijesztő aspektusai miatt. Akik számítástechnológiával foglalkoznak, nagyjából bármilyen szegmensben, tudják, hogy a kriptográfia fontos alappillére minden távközlési folyamatnak, mivel az teszi lehetővé az információ (az adatok) titkosítását és integritásának megtartását. Akik nem ezzel foglalkoznak, azoknak mondom borzasztóan leegyszerűsítve, hogy a mai 1-esek és nullák logikáján alapszik minden kvantum előtti kriptográfiai metódus, például egy üzenet titkosítása egy telefonon, a titkosított üzenet elküldése bármilyen hagyományos csatornán (Internet, SMS) és a céleszközön való "kititkosítása", tehát a rejtő kód feloldása, tegyük fel egy kulccsal.
Ez a klasszikus kriptográfia néhol egyszerű, néhol bonyolultabb folyamat, mindenesetre csak annyira számolható, hogy ma, 2024-ben a legfrissebb nem-kvantum kriptográfiai eszközök elég erősek a legmasszívabb számítási-kapacitással megáldott számítógép és program kivédéséhez is. Értsd: nem tudják feltörni a jelszavát, ha azt megfelelően találta ki.
Ha ebbe beérkezik - márpedig beérkezett - a kvantumszámítástechnológia, akkor ez mind nem számít majd. Amint megoldják a kvantumkapacitás fenttartásához szükséges alapokat, ugyanezek a számítások a másodperc töredéke alatt fognak végbe menni.
Annyira azért nem kell még megijedni, mert a kvantumállapot fenttartásához, az eleve komplex és drága kvantumszámítógép mellett, speciális környezetre van szükség, például a qubitek (kvantumbitek) szuperhűtésére - gyakran az abszolút nulla fokig -, vagy éppen a teljes vákuum elérésére. Ezek pedig nem éppen oldhatók meg a hétköznapi hackerek irodáiban. A nem hétköznapi hacker pedig nem minket fog célozni. Egyelőre.
De hagyjuk a kriptográfiát, az "csak" egy dolog. Ott vannak még a gyógyszeripari lehetőségek, a logisztikai megoldások, optimalizáláshoz használt kvantum-számítások is. Ezek kevésbé elvontak, viszont az eddigi (kvantum előtti) elképzelhető maximális sebességnél jóval gyorsabban kivitelezhetőek. Kifejezetten érdekesek például a Microsoft anyag-tudományra vagy a D-Wave gyógyszerfejlesztésre használt projektjei.
A D-Wave kvantumtechnológia, a korábban említett számítási kapacitás miatt, hatásos és komplex megoldást nyújt, nem mellesleg sokkal gyorsabbat, mint a hagyományos számítógépes szoftverek. Többek közt, molekuláris biológiai modellezésére alkalmazzák gyógyszerfejlesztésnél, hogy megtalálja a molekuláris struktúrák legalacsonyabb energiaszintű konfigurációit. [3]
A Microsoft is kvantumtechnológiát használ az anyagtudományok területén új anyagok atomi szintű szimulálására és megértésére. A kvantumszimulációk pontosan előre tudják jelezni az anyagok viselkedését, ami elengedhetetlen az adott tulajdonságokkal rendelkező anyagok tervezéséhez, például szupravezetők, katalizátorok vagy energiatakarékos vegyületek esetében. A kvantumszámítás révén a Microsoft célja, hogy felgyorsítsa az innovatív anyagok felfedezését és fejlesztését, amelyek forradalmasíthatják a különböző iparágakat, az elektronikától a megújuló energiáig. [4]
A leírt kísérletek és felhasználási területek azonban csak egy apró betekintés a kvantumvilágba. Valahol a felszín alatt került ez ide világunkba. A maga kb. 100 éves direkt múltjával viszonylag új tudományterületnek mondható a kvantumfizika, viszont mára már borzasztóan felgyorsultak az ezzel kapcsolatos fejlesztések a nagy áttöréseknek köszönhetően. Gyakran hallunk egészen hátborzongató jövőképeket a számítástechnológia ilyen szintű gyorsulása miatt.
Én, személy szerint szeretem optimistán tekinteni ezt az útvonalat. Az ijesztő ezekben nem az, hogy mire képesek a gépek, hanem az, hogy emberek konfigurálják őket, tőlünk tanulnak. Ezzel azt hiszem sejtetek egy véleményt… Érdemes tehát nyitott szemmel figyelni a jövőt, amely már egészen a jelenben van.
