Otišao iz Srbije da zauzdava kvantne čestice u Kaliforniji

Izvor: Phys.org

Pravljenje kvantnih računara – prema mišljenju mnogih, računara budućnosti – zavisi od savladavanja principa kvantne mehanike, fizike koja diriguje ponašanje čestica na subatomskom nivou.

Isprepletenost – koncept koji je Albert Ajnštajn nekada nazivao “čudnom akcijom na daljinu” – neodvojivo je od kvantnog računarstva, budući da omogućava dvema razdvojenim česticama da čuvaju i razmenjuju informacije.

Stevan Nađ Perge, docent primenjene fizike i nauke o materijalima, zainteresovan je za stvaranje uređaja koji prikuplja moć isprepletenih čestica unutar upotrebljive tehnologije. Ipak, jedna prepreka razvoju kvantnog računarstva je dekoherencija – tendencija spoljašnje “buke” da uništi kvantna svojstva uređaja i uništi njegovu sposobnost da skladišti informaciju. Nađ Perge, koji je poreklom iz Kikinde, diplomirao je na Beogradskom univerzitetu, a doktorat stekao na Tehnološkom univerzitetu u Delftu u Holandiji. Dobio je grant “Marije Kiri” 2011. i priključio se Kaltek odredu za inženjerstvo i primenjene nauke, nakon što je završio postdoktorske studije u Prinstonu i Delftu.

Nedavno je dao intervju za ugledni sajt Phys.org u kom objašnjava ciljeve svog eksperimentalnog rada.

Phys: Šta je cilj vašeg istraživanja?

Najveći deo mog istraživanja fokusiran je na pronalaženje načina da skladištim i prerađujem kvantne informacije. Obično, ako imate kvantni sistem, on gubi svoja koherentna svojstva vrlo brzo. Kvantna informacija je vrlo krhka i čak i najmanja količina spoljašnje buke može da poremeti kvantno stanje. To sve važi za kvantne sisteme. Postoji više načina da se odgodi dekoherencija, ali ja sam najviše zainteresovan za onaj koji uključuje Majoranove fermione. Naučnici su predvideli da ove čestice postoje u prirodi pre gotovo 80 godina, ali nikad nisu pronađene.

Relativno skoro teoretski fizičari otkrili su kako ih mogu napraviti u laboratoriji. Ispostavilo se da u određenim okolnostima, kada kombinujete određene materijale i primenite snažno magnetno polje na niskim temperaturama, elektroni prelaze u stanje koje najviše liči na ono što bismo očekivali od Majoranovih fermiona. Štaviše, takvo stanje omogućava vam da skladištite kvantne informacije na način koji odlaže dekoherenciju. Kako se tačno skladišti kvantna informacija pomoću Majoranovih fermiona?

Fascinantno svojstvo ovih čestica je da su uvek u paru. Ako možete da skladištite informaciju u paru Majoranovih fermiona, ona će biti zaštićena od uobičajnee spoljašnje buke koja remeti kvantno stanje. Informacija je zaštićena, jer nije skladištena u jednoj čestici, nego u paru.

Moja laboratorija razvija načine da stvori nanouređaje sa Majoranovim fermionima. Nadam se da će jednog dana taj uređaj naći primenu u kvantnom računarstvu.

Zašto si došao u Kaltek da bi se bavio tim poslom?

Koncept pravljenja Majoranovih fermiona i zaštite informacija zapravo je u najvećoj meri začet ovde na Caltech-u. Reč je o Alekseju Kitajevu koji se nalazi na odeljenju za fiziku. Nekoliko fizičara ovde na Kalteku – poput Džila Refila i Džejsona Ejlisa rade na teoretskim osnovama koje su relevantne za moje polje.

Da li ste planirali neku saradnju?

Ništa formalno, ali sam mnogo razgovarao sa Džilom i Džejsonom. Jedan moj student takođe koristi resurse laboratorije “Heri Atvoter” i ima iskustva sa materijalima potencijalno korisnim za naše istraživanje.

Kakve veze ima taj projekat sa vašim poslom u laboratoriji?

Reč je o dvodimenzionalnim materijalima koji su zapravo tanki “listovi” atoma. Grafen – jedan sloj atoma ugljenika – samo je jedan primer, ali možete stvoriti slične “listove” od raznih materijala. “Heri Atvoter” grupa radi na solarnim ćelijama napravljenim od 2D materijala. Razmišljamo da iste materijale ukombinujemo sa superprovodnicima kako bismo dobli Majoranove fermione.

Kako ćete to uraditi?

Postoji nekoliko načina da upotrebite 2D materijale za stvaranje Majoranovih fermiona. Većina takvih materijala sačinjena je od čestica koje imaju dnsžnu spin-orbitalnu interakciju, koja je ključna za stvaranje Majoranovih fermiona. Takođe, neki takvi materijali postaju superprovodnici na niskim temperaturama. Jedna od ideja je da koristimo 2D materijal kao supstrat na kom ćemo graditi lance atoma za Majoranove fermione.