Az előző évszázadban az emberiség felfedezte az anyagi világot az atomi méretekben uraló kvantummechanikát. Napjainkban a kutatók már a kvantumos világban rejlő technológiai lehetőségeket keresik.
Az elkövetkező években a kvantummechanika törvényein alapuló eljárások forradalmian új megoldásokat hozhatnak a mérés- és érzékeléstechnikában, az informatikában és a kommunikációban.
– A kvantumtechnológiából olyan alkalmazások születnek, amelyekre korábban nem is gondolhattunk. Ilyen például a titkosított kommunikáció: a felek a kvantumelmélet elvei alapján biztosan tudomást szerezhetnek arról, ha az üzenetváltásukat lehallgatták. Emellett már látható, hogy nagyságrendekkel megjavítható bizonyos fizikai mennyiségek mérése, ilyen például az idő, a gravitációs mező vagy a mágneses tér – indokolta lapunknak Domokos Péter akadémikus, a konzorcium vezetője, hogy miért van szükség kvantumtechnológián alapuló új eszközök létrehozására.
A kvantummechanikában érdekelt hazai kutatóhelyeket és vállalatokat összefogó HunQuTech konzorcium szerdai az MTA-n mutatta be Kvantumbitek előállítása, megosztása és kvantuminformációs hálózatok fejlesztése című projektjét, amit a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alap négy éven keresztül három és fél milliárd forinttal támogat. De mik azok a kvantumbitek?
Domokos Péter – aki az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont professzora is – szerint a kvantumtechnológiai alkalmazások egyik nagy csoportja informatika, tehát kommunikáció vagy számítás. Ezekben a kvantumbit az alapfogalom.
A kvantumbitnek mint matematikai vagy informatikai alapfogalomnak sokféle fizikai formája lehetséges. Az adott célnak megfelelően választhatunk például fotonokat, atomokat, elektronokat vagy félvezetőből létrehozott mesterséges atomokat az információ alapegységének.
A világon már találni működőképes kvantumos elvet alkalmazó berendezést. A kereskedelmi forgalomban kaphatók például titkosított kulcselosztó rendszerek. A kínai kvantumkommunikációs program részeként már osztottak szét két távoli földi pont között (Peking és Ürümcsi, illetve Peking és Bécs) titkos kulcsot – nem is akárhogyan, egy műholdról. A rendszer rögtön jelzi, ha illetéktelen személyek megpróbálják lehallgatni a kommunikációt.
A kvantumos eszközök felhasználási területe túlmutat az informatikán. Egy francia cég olyan terepen használható atominterferométert forgalmaz, amely a gravitációs mezőt méri nagy térbeli felbontással. Ezzel ugyanúgy ásványkincseket lehet keresni, mint az Eötvös-ingával. Emellett fontos eszközök a gyorsulás és forgásmérők, amelyeket már az űrben tesztelnek.
Az időmérés pontosítása is nagyon sok információt szolgáltat elméleteinkről, az univerzális állandók értékéről és tényleges „állandóságukról”. Az olyan óriáscégek, mint például a Google, a Microsoft, az Intel, a Toshiba és az IBM is felismerték a kvantumtechnológiában rejlő potenciált, ezért a kvantumfizikai kutatásokat jelentős összegekkel támogatják.
Az Európai Unió 2018-ban elindított új zászlóshajó programjára, a Quantum Technology Flagshipre pedig egymilliárd eurót irányoztak elő a következő tíz évre.
A szerdai ismertetett hazai finanszírozású projekt részeként még idén beszerzik a kutatásokhoz szükséges mérőeszközöket és egyéb laborfelszereléseket. Az eszközök egy részét legyártatják, a többit megveszik. Ezekből állítják majd össze azokat a kísérleti elrendezéseket, amelyeket jövőre beüzemelnek, majd tesztelnek.
A 2020-ra tervezett legfontosabb lépés az összeállított berendezések hitelesítése, egy évvel később pedig szeretnék bemutatni az új kvantumtechnológiai eszközöket, demonstrálni a rendszer védettségét külső támadások ellen.