A program célja, hogy összefogja a Magyarországon kvantumtechnológiai kutatásokat végző csoportokat a különböző akadémiai műhelyektől egészen a versenyszféráig, és segítse a kvantummechanika elvein alapuló új technológiák hazai fejlesztését és használatát.
A nemzeti kvantumegyüttműködés rendszerének neve is van: úgy hívják, hogy HunQuTech konzorcium, és valóban impozáns a taglistája: a konzorciumvezető MTA Wigner Fizikai Kutatóközponton kívül benne van még több kutatócsoport az MTA-ról, a BME-ről és az ELTE-ről, illetve a BHE Bonn Hungary, az Ericsson Magyarország, a Femtonics és a Nokia Bell Labs. A pénz pedig a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési, és Innovációs Hivataltól (NKFIH) érkezik: a konzorcium még egy tavalyi pályázaton nyert el 3,5 milliárd forint állami támogatást a „Kvantumbitek előállítása, megosztása és kvantuminformációs hálózatok fejlesztése” című négyéves projektre.
A projekt bemutatóeseményén Lovász László MTA-elnök köszöntője után elődje, a ma az NKFIH-t vezető Pálinkás József is felszólalt. Arról beszélt, hogy a Nemzeti Kvantumtechnológiai Program nem önmagában áll, az NKFI Alap eddig 80 milliárdot költött 16 különféle tematikus kutatás-fejlesztési programra, amelyek mind napjaink legfontosabb társadalmi-gazdasági-környezeti kihívásaira koncentrálnak. (A februári határidővel meghirdetett, 5 milliárdos új pályázat pedig olyan területekre szól, mint a mesterséges intelligencia, a kiberbiztonság vagy éppen a tiszta ivóvíz.)
Második kvantumforradalom
Magát a HunQuTech összefogást Domokos Péter, a konzorcium vezetője, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatója mutatta be. Ő is megjegyezte, hogy a kvantum olyan népszerű hívószóvá vált mára, hogy egy sor olyasmihez is előszeretettel biggyesztik hozzá, aminek pedig semmi köze ehhez a tudományterülethez – az új Firefox Quantum böngészőtől kezdve egészen a kvantumpszichológia nevű humbugig. Valójában "a kvantummechanika az emberiség 20. századi csúcsteljesítménye," hiszen az 1920-as években olyan világot sikerült igazolniuk a kutatóknak, amihez nincs közvetlen hozzáférésünk, és ellentmond a józan ész és a hagyományos fizika törvényeinek. A mostani időszakot pedig szokás a második kvanutmforradalomnak is nevezni, és bár Domokos szerint az majd csak évek múlva fog eldőlni, hogy jogos-e ez a címke, az biztos, hogy izgalmas időszakról van szó. Ezután egy kvantumtechnológia-történeti gyorstalpalót is nanotechnológiával, kvantumpontokkal és csapdába zárt, megszelídített atomokkal – akit ez részletesebben is érdekel, inkább olvassa el Domokos erről szóló írását.
Ugyanakkor mindez már jó pár éve nem a jövő, hanem nagyon is a jelen:
- Már kapni olyan kvantumeszközöket, amelyek ultrapontos gravitációs méréseket tesznek lehetővé; vagy olyanokat, amelyek a rövid hatótávú kommunikációt titkosítják.
- A kvantumszámítógépek terén is rengeteg kutatás folyik, és a Google-től a Microsoftig a nagy techcégek is a maguk megoldásain dolgoznak; az IBM például tavaly májusban tett a felhőben elérhetővé egy 17 qubites rendszert. (A qubit vagy kvantumbit a kvantumszámítógépes műveletek alapegysége, a hagyományos számítógépek bitjének analógiájára.)
- Külön kutatási terület a kvantumszámítógépek szimulációjához írt algoritmusok fejlesztése. (A Microsoft pár évvel ezelőtti versenyén részben ezzel szerepelt sikerrel egy fiatal magyar kutató is.)
- A kvantuminformáció továbbításában Kína jár az élen. Tavaly nyáron a Micius nevű műholdjukon a világon elsőként hoztak létre az űrben összefonódott fotonpárokat. (Az összefonódás a kvantumfizika egyik fontos jelensége, a lényege, hogy az összefonódott részecskék teljes összhangba kerülnek, így az egyik megváltoztatása a másikra is ugyanolyan hatással lesz – még akkor is és azonnal, ha egymástól nagyon messze vannak. Ezen az elven működik a kvantumteleportálás, amely a meghekkelhetetlen kvantuminternetet és szuperbiztonságos információtovábbítást ígérő kvantumkommunikáció alapja.) Ugyanezzel a műholddal idén januárban Kína és Ausztria között létesítettek kvantumosan titkosított kapcsolatot– a kutatók videocseteltek és képeket küldözgettek egymásnak.
A verseny tehát nagyon intenzív, de még rengeteg akadályt kell leküzdeni. Domokos szerint tudományos eredmények terén Európa is jól áll, viszont sürgősen be kell vonni az ipart, hogy a gyakorlati kivitelezés terén se maradjunk le a kvantumversenyben. Az Európai Unió már lépett is: épp mostanában indul a Quantum Technology Flagship nevű, 10 évre 1 milliárd eurót előirányzó zászlóshajó program.
Magyarország se akar lemaradni
Domokos szerint a magyar kvantumközösség is egyre nagyobb, sok részterülettek foglalkoznak itthon, és nemzetközileg is jól beágyazottak a hazai kutatók. Zaránd Gergely például stanfordi kutatókkal publikált a rangos Nature szaklapban; Vattay Gábornak az Egyesült Államokban bejegyzett szabadalma van egy kvantumszámítási módszerre; az első európai kvantumpályázaton pedig több magyar kutatás is támogatást kapott, például Csonka Szabolcs (BME) csoportja kvantumáramkörök építésére vagy Gali Ádámék (Wigner) kvantumszenzorokban használt nanogyémántok tervezésére. (Néhány ilyen fejlesztést egyébként a helyszínen be is mutattak a kutatók. A nanogyémántok alternatívájaként tesztelt szilícium-karbiddal például az élettani folyamatokban fontos szerepet játszó kalcium szintjét lehet pontosan érzékelni; a BME-s fejlesztésű csip pedig kvantuminformatikai műveletek végrehajtására szolgál.)
A HunQuTech ezeket a széttartó kutatásokat fogja összefogni és összehozni az ipari alkalmazásokkal. A 17 kutatócsoport legalább 80 kutatójával zajló, négyéves program négy fázisból fog állni. Az első évben létrehoznak 5 új kutatólabort és a meglévőket is fejlesztik, illetve megtervezik és beszerzik a szükséges eszközöket. A másodikban beüzemelik és tesztelik a készülékeket. A harmadikban elkezdik a kvantumos kísérleteket. A negyedikben pedig bemutatják a fejlesztések gyakorlati alkalmazhatóságát:
- egy laboratóriumi körülmények között működő kvantumos titkosítású kommunikációs csatornát, amely feltörhetetlen kommunikációt tesz lehetővé;
- nanogyémánton és más anyagokon (például szilícium-karbidon) alapuló kvantumos érzékelőrendszereket, amelyekkel orvosbiológiai mérések végezhetők;
- kvantuminformatikai műveleteket végeznek az erre létrehozott különféle típusú kvantumbiteken (ez az első lépés a kvantumszámítógép felé);
- kvantumos algoritmusokat írnak és kvantumszimulációkat végeznek.
Azt Domokos Péter is elismerte, hogy bizonyára nem mindegyik kutatási irány jön majd be egyformán, de bízik benne, hogy négy év múlva Magyarország be fog tudni kapcsolódni az európai kvantuminternet-hálózatba, képes lesz kvantumbites eszközök előállítására, zajlani fognak itthon versenyképes kutatások és ehhez lesz megfelelő emberi erőforrás is.
Jön a kvantuminternet. Csak előbb érjen ide, mint a kvantumszámítógép
Az Index kérdésére, hogy mikor lesz a gyakorlatban is elérhető a kvantuminternet, és hogy fog ez kinézni, Domokos elmondta, hogy az európai hálózat a tervek szerint 2035-re fog felállni, de "hogy ez alatt pontosan mit lehet érteni, az még nem teljesen világos". Mindenesetre az új technológiát leginkább biztonsággal kapcsolatos dolgokra, például bankkártyás fizetésre és digitális aláírásra fogjuk majd használni. A cél, hogy a kvantuminternet a már ma is létező és használt optikaikábel-hálózaton működhessen majd, vagyis a mai infrastruktúrát szeretnék alkalmassá tenni kvantuminformáció továbbítására. Imre Sándor, a BME tanszékvezető kvantummérnöke szerint műszaki szempontból már ma is különösebb gond nélkül össze tudnak kvantumosan kötni két pontot a világban.
Az igazi kihívás az, hogy ebből hálózatot építsünk, ami elsősorban a kapcsolási vagy útvonalválasztási funkciónak a megvalósítását teszi szükségessé. A jelenlegi távközlési infrastrukturális hálózatok tehát alkalmasak arra, hogy kvantumosan küldjük át rajtuk információt. Arra nem alkalmasak, hogy ezt a kvantumos információt utána a megfelelő irányba továbbítsák. Ennek a megvalósításához szükséges még néhány esztendő.
Kovács Benedek (Ericsson) szerint az internet infrastruktúrája ugyan valóban meg fog változni, de felhasználói szinten jó eséllyel egyáltalán nem is lesz észrevehető ez a változás. Viszont mihamarabb szükség van rá, mert a valódi kvantumszámítógépek megjelenésével a mai titkosítási módszerek egy csapásra sebezhetővé fognak válni. Ezért a kvantuminternetet még azelőtt kell megépíteni, hogy ez az eshetőség valós veszélyt jelentene.
Na és mikor kell elkezdeni félni attól, hogy egy kvantumszámítógép feltöri a banki titkosítást, és minden pénzünket ellopja? Imre Sándor szerint ő már 17 éve is azt mondta az egyetemen a hallgatóinak, hogy 10 éven belül eljöhet ez a pillanat, és most is ezt mondja – vagyis nem igazán lehet pontosan megjósolni. Az biztos, hogy belátható távolságban van, de azért ma még nem érdemes a bankba rohanni.
"Ha az első 50 kvantumbites gépek megjelennek a boltban, akkor viszont vegyék ki a pénzüket."
Forrás: index.hu