U novom broju Sciencea, jednog od vodećih znanstvenih časopisa u svijetu, grupa našeg znanstvenika, profesora na uglednom MIT-u u Bostonu, dr. sc. Marina Soljačića u suradnji s dr. sc. Hrvojem Buljanom s PMF-a u Zagrebu objavljuje rad pod nazivom Synthesis and Observation of Non-Abelian Fields in Real Space. Riječ je o radu koji bi potencijalno mogao doprinijeti važan napredak u razvoju kvantnih računala. Ova tehnologija više nije tehnologijom budućnosti, već sadašnjosti. Njome već uvelike vladaju Kinezi koji su u orbitu postavili i kvantni satelit, njime uspjeli 'teleportirati' informaciju. Kvantna računala odlikuje prije svega iznimna snaga i brzina, tako i gotovo nemogućnost hackiranja. No, kao i uvijek, postoji i druga strana.
- "Dekoherencija" je, pojednostavljeno, kada kvantni sistem gubi svoje osobine zbog interakcije s okolinom. Dekoherencija je jedan od najvećih problema danas prema izgradnji korisnih kvantnih računala. Svako kvantno računalo dok radi ga okolina ometa, i ako ga ometa previše, ne može naći rezultat koji traži prije nego što to dekoherencija onemogući, objašnjava dr. Soljačić. Rad se bavi Abelovim i Ne-Abelovim baždarnim potencijalima koji mogu imati velikog utjecaja na ovaj problem kod kvantnih računala.
- Ne-Abelovi baždarni potencijali bi mogli imati važnu ulogu u realizaciji novih platformi za razvoj kvantnih računala. Sadašnje platforme za kvantna računala pate od tzv. dekoherencije, kvantne pojave koja onemogućuje, barem za sada, da se napravi kvantno računalo sa puno spregnutih kvantnih bitova. Ne-Abelovi baždarni potencijali bi mogli biti iskorišteni na način da realiziraju platforme kod kojih bi dekoherencija bila spriječena specijalnom topološkom zaštitom, kaže dr. Buljan. Pojasnio nam je i što su to zapravo Abelovi i ne-Abelovi baždarni potencijali.
- Električna i magnetska polja nam omogućuju električne i magnetske sile koje se koriste u svakodnevnom životu. Opisujemo ih teorijom koju je u 19. stoljeću kompletirao škotski fizičar James Clerk Maxwell. Matematički je u puno konkretnih primjera lakše baratati takozvanim potencijalima, iz kojih se naknadno mogu izračunati električno i magnetsko polje. Skoro cijelo stoljeće nakon Maxwellowog rada smatralo se da su potencijali pomoćni matematički alat koji nema konkretne fizički mjerljive posljedice. Razumijevanje potencijala, koja nazivamo i baždarnim potencijalima, drastično se promijenilo nakon rada Aharonova i Bohma iz 1959. godine koji su pokazali kako potencijali mogu imati konkretne posljedice čak i kada električno i magnetsko polje iščezavaju. Konkretno, pokazali su da kvantna čestica akumulira fazu u valnoj funkciji kada putuje kroz baždarni potencijal, a nakon nekog vremena eksperiment je potvrdio njihova predviđanja.
Baždarni potencijali iz Aharonov Bohm efekta posjeduju vrlo jednostavnu simetriju (u stručnom žargonu zovemo ih Abelovim baždarnim potencijalima). Baždarni potencijali s kompleksnijom simetrijom u pozadini nisu bili eksperimentalno realizirani do rada grupe koju je vodio Marin Soljačić (u stručnom žargonu ne-Abelovi baždarni potencijali). U optičkom postavu, koristeći polarizaciju svjetlosti kao stanje sustava, prvi je puta eksperimentalno realizirana verzija Aharonov-Bohm efekta u kojem su umjetno stvoreni kompleksni ne-Abelovi baždarni potencijali, kaže naš znanstvenik s PMF-a u Zagrebu osvrćući se na rad grupe dr. Marina Soljačića u kojem je i sam sudjelovao.
- Kako bi se donekle objasnila simetrija u pozadini Abelovih i ne-Abelovih potencijala idemo povući paralelu s nekim poznatim sustavima. Zamislimo vrtuljak na kojem se djeca igraju. Taj vrtuljak možemo zavrtjeti za neki kut a, pa zatim za drugi kut b; vrtuljak će biti u nekoj poziciji u odnosu na početnu poziciju. Da smo ga iz početka zavrtjeli za kut b, pa nakon toga za kut a, bio bi u potpuno istoj poziciji. Možemo dakle zamijeniti redoslijed rotacija a vrtuljak će biti u istoj poziciji – takva simetrija odgovara jednostavnim Abelovim baždarnim potencijalima. Zamislimo sad vrtuljak za male svemirce koji se može vrtjeti oko dvije osi (npr. x i y). Ako zavrtimo svemirski vrtuljak za kut a oko osi x, pa za kut b oko osi y, doći će u neko stanje. Međutim, ako obrnemo redoslijed vrtnji pa ga prvo zavrtimo oko osi y za kut b, pa nakon toga oko osi x za kut a, neće doći u isto stanje – takva simetrija odgovara ne-Abelovim baždarnim potencijalima koji su prvi puta realizirani u ovom projektu, govori dr. Buljan.
VIDEO Hrvati članovi inozemnih akademija:
