Praca lubelskiego naukowca pomoże stworzyć komputer kwantowy?

Naukowiec dr Szczepan Głodzik z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej współtwórcą dwuwymiarowego nadprzewodnika topologicznego. Materiał mógłby być w przyszłości wykorzystany do budowy komputera kwantowego.

– Nie zajmuję się wprost próbami stworzenia komputera kwantowego, ani nie jestem specjalistą w tej dziedzinie. Po prostu tak się składa, że takie nietypowe fazy materii – które wytworzyli koledzy z Finlandii, a ja teoretycznie opisałem – mogą służyć do tego, aby taki komputer zbudować – wyjaśnia dr Szczepan Głodzik.

Jak dodaje, powstanie komputera kwantowego otwierałby zupełnie nowe możliwości. Według założeń teoretycznych umożliwiałby on rozwiązanie takich zagadnień i problemów, których obliczeń klasyczny komputer nie jest w stanie wykonać, bowiem zajęłoby mu to niemal nieskończoną ilość czasu. Natomiast komputer kwantowy mógłby dokonać tego na przykład w dzień czy tydzień. – To byłby komputer do zadań specjalnych – tłumaczy.

Zadaniem lubelskiego naukowca było opracowanie modelu teoretycznego oraz wykonanie obliczeń numerycznych zdolnych wykazać, czy rzeczywiście mamy do czynienie z nadprzewodnictwem topologicznym.

– Pomysłem i dziełem fińskich naukowców z uniwersytetów w Alto i Helsinkach, którzy są inżynierami kwantowymi, było zidentyfikowanie, scharakteryzowanie i połączenie materiałów o pożądanych właściwościach, które razem robią ciekawą rzecz. Pokazali mi te wyniki i zapytali, czy mógłbym zreprodukować charakterystyczne cechy tego dziwnego kształtu, pododawać tam odpowiednie parametry i elementy, a później sprawdzić, czy to, co wyświetla się mi na komputerze, jest podobne do tego, co im się wyświetla, kiedy badają materiał rzeczywisty – opowiada dr Szczepan Głodzik.

W jakim kierunku mogą pójść te badania?

– Nas fascynuje już samo to, że możemy robić takie rzeczy. To, co u fińskich kolegów się ukazało, to jedna z realizacji pomysłów, zapoczątkowanych przez „mistycznego” i owianego legendą fizyka z pierwszej połowy XX wieku – Ettore Majorany. Wytworzył on kilka niesamowitych prac teoretycznych, a potem zaginął w tajemniczych okolicznościach. Postulował on istnienie tak zwanego fermionu Majorany, czyli cząstki, która jest sama dla siebie antycząstką. Jest to bardzo dziwna rzecz, której do tej pory nie udało się znaleźć w naturze. Już samo to, że można pokazać, iż coś w ogóle takiego istnieje – nawet w laboratorium – jest naprawdę fascynujące – odpowiada dr Szczepan Głodzik.

– Odrywamy, złuszczamy do pojedynczych warstw materiały i one są bardzo wdzięczne do tego, żeby z nimi pracować. Naukowcy, którzy zajmują się eksperymentem, świetnie wykształcili umiejętność bawienia się niczym klockami Lego tymi materiałami warstwowymi. To wręcz zabawa w demiurga, który zbiera różne elementy i sprawdza, co się dzieje. Tu weźmiemy jedną warstwę, tu dwie, a tam siedem i patrzymy, czy coś się zmieni. Jeśli się zmieni, jest fajnie, jeśli nie, to też jest ciekawe. Bowiem cała historia z materiałami topologicznymi wynika z tego, że się nie zmieniają. Wyginamy materiał, zanieczyszczamy go domieszkami, w prowadzamy defekty, a materiał wydaje się tego nie odczuwać. I to jest obiecujące – mówi dr Szczepan Głodzik.