dr. Anton Potočnik, IMEC: Zapleten in nenavaden svet kvantne fizike

Nedvomno je minulo stoletje zaznamovala kvantna fizika, saj si modernih tehničnih pripomočkov ne predstavljamo več brez nje. Napovedi razvoja tega stoletja pa si težko predstavljamo brez dognanj povezanih s kvantno znanostjo. Gre za zapleten, še ne popolnoma raziskan svet, ki se na majhnem nivoju, na nivoju majhnih delcev, ne obnaša tako, kot bi pričakovali na podlagi klasičnih fizikalnih zakonitosti. Če samo omenimo področje razvoja kvantnih računalnikov, naj bi nam ti odprli nove nepredstavljive možnosti procesiranja informacij in preoblikovali naš pogled na svet in naše življenje v njem. Ob Svetovnem kongresu slovenskih fizikov, ki ga je v okviru 100. obletnice Univerze v Ljubljani pripravila Fakulteta za matematiko in fiziko (FMF), smo se pogovarjali z dr. Antonom Potočnikom, kvantnim fizikom ki se ukvarja s superpevodnimi kvantnimi tehnologijami v imec-u, raziskovalnim institutom za mikroelektroniko v Belgiji, kjer skupina izjemno sposobnih raziskovalcev, inženirjev in znanstvenikov, razvija tehnologijo prihodnosti. Potočnik je diplomiral na FMF in doktoriral pri prof. Denisu Arčonu na problemu molekularne superprevodnosti na meji s prehodom iz kovine v izolator. Podoktorsko pa je raziskoval v skupini prof. Andreasa Wallraffa na ETH v Zürichu, kjer je preučeval različne kvantne simulacijske pristope s superprevodnimi vezji.

Potočnik  z izjemno elokvenco in natančnostjo med drugim pojasni, da v kvantnem svetu nekatere značilnosti delcev niso natančno določene, kot recimo položaj. To pa zato, ker se lahko na kvantni ravni vsi delci obnašajo kot valovi. V resnici se kvantni sistemi obnašajo kot valovi in delci hkrati. Kar klasično razumemo o valovih – ki se lahko raztezajo na več kot eni natančni fizični lokaciji – so kvantni delci lahko na dveh (ali več) mestih naenkrat oz. so v dveh (ali več) stanjih naenkrat. Na primer, pri elektronu je takšno stanje orientacija njegovega mangetnega momenta – spina, pri fotonu pa njegova polarizacija. Najbolj nenavaden kvantni fenomen (o čemer je govoril tudi Einstein) je, da so nekateri pari delcev prepleteni, kar pomeni, da se lastnosti enega delca odzovejo takoj na spremembe, ki jih doživlja drugi delec, tudi če sta oba ločena. Zelo pomembna aplikacija tega učinka je danes kriptirana komunikacija na osnovi kvantne prepletenosti.