Fisika kuantikoaren arauak hausteko agertoki bat

Amaia Portugal

Demagun zientzia fikziozko film bat ikusten ari garela. Spiderman, adibidez. Superheroia etxe orratzetako fatxadetan gora eta behera ageri zaigu, eskumuturretatik armiarma sareak botatzen, lianak balira bezala horietatik zintzilik, eta beste gauza irreal asko eta asko egiten. Horixe ikusten ari gara. Badakigu ezinezkoa dela, baina ekintza horien lekuko izaten ari gara aldi berean, fikzioari esker.

Paralelismo hori baliatu du Enrique Solano fisikari, Ikerbasque ikertzaile eta EHUko QUTIS (Teknologia Kuantikoak Informazio Zientziarako) taldeko buruak, unibertsitatean sortu duten simulagailu batek egiten duena azaltzeko. Atomoek aktore plantak egiten dituzte bertan: haien propietateekin bat ez datozen rolak bete behar dituzte, fisika kuantikoak eman dien izaerari uko egin agertokian dauden bitartean, eta sinesgarriak izan. “Ezinezko fisikaren antzoki kuantikoa” da simulagailu hau, Solanoren hitzetan. Badakigu fikzioa dela, baina kontatzen diguten bitarte horretan, ikusten ari garena sinisteko prest gaude.

1. Irudia: Zirkuitu supereroalea. Argazkia EHUko Qutis ikerketa-taldea

1. Irudia: Zirkuitu supereroalea. Argazkia: EHUko QUTIS ikerketa-taldea.

Talde teoriko bat gara, eta fisika kuantikoaren inguruko kontzeptu eta ideia berritzaileak aztertu eta proposatzen ditugu. Bai eta horiek izango luketen inpaktua ere, informazio teknologien balizko iraultza berri baten testuinguruan”, azaldu du Solanok. Hori horrela, adituak dira simulagailu kuantikoak egiten; hau da, fisika kuantikoaren arauak makina baten bitartez imitatzeko aukera ematen duten instalazioak diseinatzen. Artikulu honetan hizketagai dugun simulagailu hau desberdina da, ordea: “Orain arte, inork ez zuen proposatu itxuraz zentzugabea dirudien aukera hau: atomoei eta fotoiei fisikaren oinarrizko legeen kontra doazen gauzak eginaraztea”. Eta horixe egin dute haiek.

Simulagailu honen bitartez, fisika kuantikoaren eta erlatibitate bereziaren oinarrizko legeak birtualki urratu daitezkeela erakutsi dute Solanok eta lankideek. Esaterako, gaur egun arte ezagutzen dugun errealitateak dio partikulek ezin dutela orainalditik iraganera bidaiatu, baina simulagailu honetan, atomoek horixe antzeztu dezakete. Bai eta argia baino azkarragoak diren plantak egin ere. Hain zuzen, antzezlan hau zenbateraino zabaldu daitekeen aztertzeko asmoa dute EHUko talde honetan: “esploratzen jarraituko dugu, jakiteko naturak noraino duen bere buruari ziria sartzeko ahalmena. Ikasi nahi dugu non dagoen muga, zer puntutaraino irudikatu ditzaketen atomoek eta fotoiek zentzurik ez duten gauzak, gure antzoki kuantikoan”.

Bigarren iraultza

QUTIS taldeak fisika teorikoa jorratzen du, eta simulagailu berezi honek oinarrizko ezagutza handitzeko balio du, baina ez horretarako bakarrik. Bere potentziala oso handia da, eta are gehiago orain, informazio teknologien eta ordenagailu kuantikoen garapenean funtsezkoa izaten ari den garai honetan. Etorkizunerako mugarri hori (sekulako abiaduran prozesatzeko gai diren superordenagailuak eraikitzea, alegia) “bigarren iraultza teknologiko kuantikoa” izango dela dio Solanok, eta bere taldea horra iristeko ari da ekarpenak egiten.

“Bigarren iraultza etorriko da informazioa fisika kuantikoaren (atomo bati aldi berean toki askotan egotea ahalbidetzen baitio) arabera prozesatzea lortzen denean. Hala, prozesatze denborak ikaragarri txikiak izango dira, eta molekula kimikoen simulagailuek farmako eta material berriak sortzeko ahalmena izango dute horri esker. Kontraesana badirudi ere, gure gailuak hor egingo du ekarpena, bestela imitaezinak izango liratekeen prozesuen simulazioa eginez”, adierazi du Solanok.

2. Irudia: Ioiak harrapatuta. Argazkia: EHUko QUTIS ikerketa-taldea.

2. Irudia: Ioiak harrapatuta. Argazkia: EHUko QUTIS ikerketa-taldea.

Norbait hegazkin pilotu izateko ikasketak egiten ari denean, eta pilotatzen ikasteko simulagailu batean orduak eta orduak egiten dituenean, mundu birtual horretan ikasitakoak baliagarriak zaizkio gero errealitaterako. Izan ere, gorputzak benetako hegazkin bat gidatzen ariko balitz bezala erreakzionatzen du neurri handi batean. Iruzur moduko hori baliatzean datza antzerki kuantikoa egiten duen simulagailu honen potentziala: “Simulagailu bat ez da errealitatea, baina atomo edo fotoi horri erreparatzen diogunean, jasotzen dugun informazio guztia… benetan partikulak legeak urratzen ari direla dirudi. Horixe ikusten dugu. Ziria sartzea da gakoa, informazio hori jasotzea, guk egia balitz bezala erreakzionatzea”.

Biomedikuntza da ziria sartzea zer baliagarria izan daitekeen erakusten duen adibide oso argigarri bat. Txertoak, esaterako. “Inokulatzen diguten birusa edo bakterioa ez dago bizirik, baina gorputzak detektatzen du, hor dagoela uste du, eta erreakzionatu eta bere burua babesten du. Orduan, prozesu faltsuak edo lege fisiko kontraesankorrak simulatzea ez da alferrikako kontua, oso baliagarria baizik. Garrantzitsuena zera da, garatzen dugun materialak, farmakoak, fenomeno fisikoak edo teknologiak guk nahi dugun bezala jokatzea, benetan halakoa ez bada ere. Zientzialariontzat ezinbestekoa da”, azaldu du Solanok.

Erreferentzia bibliografikoak:

J. Casanova, C. Sabin, J. Leon, I. L. Egusquiza, R. Gerritsma, C. Roos, J. J. Garcia-Ripoll, E. Solano (2011): “Quantum Simulation of the Majorana Equation and Unphysical Operations”
Physical Review X 1, 021018

U. Alvarez-Rodriguez, J. Casanova, L. Lamata, E. Solano (2013):
“Quantum Simulation of Noncausal Kinematic Transformations” Physical Review Letters 111, 090503

R. Di Candia, B. Mejia, H. Castillo, J. S. Pedernales, J. Casanova, E. Solano (2013):
“Embedding Quantum Simulators for Quantum Computation of Entanglement”
Physical Review Letters 111, 240502

———————————————————————————-

Egileaz: Amaia Portugal (@amaiaportugal) zientzia kazetaria da.

———————————————————————————-

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>