Бъдещето е в квантовите технологии – Калоян Златанов

Калоян Златанов: Казвам се Калоян Златанов и съм част от групата на проф. Николай Витанов. Да уточня – не математикът на НОЩ, а този от 2-та процента най-добри учени в света според класацията на Станфордския университет. Ние сме група по квантова информатика основно и се занимаваме с кохерентен контрол. Това е тази част от съвременната квантова наука, която изучава взаимодействието между кохерентни източници на светлина (най-вече лазери) и тяхното взаимодействие с материята и различни системи, най-вече атомни и молекулни. Основно се занимаваме с различни техники на контрол над квантовите системи и се опитваме да ги накараме да се държат по конкретен начин, за да могат да бъдат демонстрирани редица ефекти, които се срещат в различни полета на съвременната квантова физика.
За да запозная аудиторията по-широко искам първо да уточня, че в ЕС в момента тече Quantum Flagship, който е финансиране за конкретната рамкова програма за 1 млрд. €. Те ще бъдат разпределени между всякакви групи на принципа на проектното финансиране – кандидатствате с проект и ако получите одобрение получавате и финансиране. В този ред на мисли е важно и в България да има такава група, защото без да има група трудно ще спечелите проект.

Петър Теодосиев (БгНаука): Да, поне според моите наблюдения, не се говори толкова много за сериозно кандидатстване към Хоризонт Европа, Хоризонт 2020, както и предните програми. А ако ние вземем дори само 1% от общото европейско финансиране за наука сред 27-те членки, това ще са 1 млрд. €. Докато засега взимаме по 100 млн за програма от 7 години, което за мен е нищо дори в сравнение с държавите от нашия регион. Сърбия например взима повече пари по същата програма без да е европейски член. Така че е много добре, че се сформира такава научна група. Към Софийския университет е тя, нали така?

К.З.: Да, във Физическия факултет на Софийския университет. Та основните дейности на групата, а и направленията на европейското финансиране, са насочени първо в сферата на квантовите симулации. Те са идеята, че можете да наблюдавате ефектите на една физична система върху друга, която контролирате добре. Давам веднага пример – в т.нар. йонни капани, специално разработени устройства, улавящи вътре йонизирани атоми, които можете да контролирате, да ги карате да взаимодействат. По този начин например можете да създадете същите взаимодействия каквито имат два атома в една молекула и по този начин да изучавате по-големи и по-сложни молекули. Разбира се сложността на проучването зависи от това доколко напред сте стигнали в развитието на йонните капани и колко йони можете да вкарате в различни взаимодействия. Това е нещо много хубаво, защото ни позволява изключително сложно и трудно реализируеми системи от експериментална гледна точка, да ги изучаваме във всяка лаборатория, дори и в България може да има такава лаборатория, където да се правят подобни изследвания.
Друго важно поле е това на квантовите сензори. Изобщо това, което прави квантовата механика е изключително интересно, а именно наличието на некласически състояния на материята като състоянието на суперпозиция, можете да вкарате една квантова система в такова състояние. Повечето може би сте чували за експериментите на Шрьодингер и неговата котка, те всъщност задават състояние на суперпозиция и това, което е една стъпка по-нататък са така наречените сплетени състояния, между отделни системи в състояние на суперпозиция. Основните и най-важни квантови ефекти се дължат на подобни състояния. Тези състояния са много чувствителни при взаимодействия с околната среда. Примерно ако създадем едно сплетено състояние на суперпозиция в една квантова система – различни електрични полета, които са около нас, магнитни полета, сътресения – ще повлияят на състоянието и това е измерим ефект, ние можем да го измерим. По този начин можем да направим сензор, който да улавя точно подобни взаимодействия на външната среда. Например едно от предложенията, за които чух на една конференция един от експериментаторите да разказва, е че може да се създаде сензор, който вие да имплементирате в часовник и той да мери примерно фини магнитни полета, които произтичат от това, че в кръвта ви има някакво количество желязо или други метали и тяхното движение създава много фино магнитно поле. Вие можете да го измерите това и по този начин да съдите за човешкото здраве.

П.Т.: Колко далеч във времето е подобни технологии да бъдат вкарани в нашите смартфони и часовници и ежедневно да ни направляват?

К.З.: Не бих казал, че е много далеч. В момента сме в златните години на Втората квантова революция. Но всичко зависи най-вече от потенциалния брой хора, които се занимават с това и финансирането, отделяно за такава дейност. Добре е, че напоследък и политическата цел на ЕС е да се развиват квантовите технологии, защото финансирането на науката е основно държавно, не може да разчита само на бизнеса.
Що се отнася до часовниците, всъщност най-точните, които имаме в момента – атомните часовници, работят точно на такъв принцип на състояние на суперпозиция. Те разбира се нямат голям принос и влияние върху ежедневния човешки живот, но имат за цялостното развитие на науката.
Заветната цел сега е построяването на механично устройство, което да работи и да извършва изчисления на квантови принципи, това е т.нар. квантов компютър. Квантовите алгоритми вече не са мит, какъвто бяха само допреди десетина години.


РЕКЛАМА:

***

Цялата статия и още много подобни прочетете в новия брой 140 на списанието тук>>

Подаряваме ти първите 11 статии от брой 140 тук>>


Европейска нощ на учените 2022 г.: