U laboratoriju na zapadnom rubu Pariza, uz široki tok Seine i staklene zgrade uz koje prolaze tramvaji, tehničar Rémi podešava uređaj ključem. Pred njim je kompleksan sustav zlatnih i srebrnih cilindara isprepletenih kabelima. Riječ je o kriostatu, uređaju koji hladi materiju do ekstremnih temperatura, toliko niskih da se usporavaju i procesi na molekularnoj razini.

Na dnu cilindra temperatura doseže -273 Celzijevih stupnjeva, a u tim uvjetima i najsitnije čestice gotovo miruju, potpuno izolirane od vanjskog svijeta, piše BBC.

U tom cilindru nalazi se mala kutija, također metalnog sjaja, u koju je umetnut čip, a u njemu se odvija fenomen koji su opisali Albert Einstein i drugi fizičari – kvantni skok, proces u kojem čestice mijenjaju energetska stanja na način koji je istodobno predvidljiv, ponovljiv i, na prvi pogled, protivan zakonima svakodnevne fizike.

Takvih cilindara ima više, raspoređenih po laboratoriju poput velikih bojlera različitih veličina, te svi sadrže kriostate. Ti uređaji imaju još jedno ime – kvantna računala. O njima je tportal ranije pisao, a što su o toj temi rekli domaći stručnjaci, pročitajte ovdje.

Startup s velikim ambicijama

Laboratorij pripada francuskoj tvrtki Alice & Bob, jednom od najperspektivnijih europskih igrača u utrci za razvoj kvantnog računalstva.

Tvrtka, koju su osnovali Théau Peronnin i Raphaël Lescanne, uskoro planira otvoriti i znatno veći pogon sjeverno od Pariza, vrijedan oko 50 milijuna dolara. Novi centar uključivat će prostor za testiranje sve većih i složenijih strojeva, kao i čistu sobu za proizvodnju čipova.

Iako ime tvrtke podsjeća na slastičarnicu, riječ je o timu od oko 200 znanstvenika i inženjera, većinom u dvadesetim i tridesetim godinama, koji rade na jednoj od najzahtjevnijih tehnologija današnjice.

'Fizičari su nekad sumnjali da je moguće iskoristiti neobično ponašanje čestica u kvantnom svijetu. Danas više ne sumnjaju', kaže izvršni direktor Peronnin. 'Znamo da sustavi funkcioniraju i za nekoliko godina imat ćemo pouzdana kvantna računala koja ćemo moći povezati s visokoučinkovitim računalima u podatkovnim centrima i time višestruko povećati računalnu snagu.'

Kako ističe Peronnin, ključ kvantnih računala nije samo u brzini. 'Nije stvar u tome da budu brža. Stvar je u tome da budu toliko dramatično brža da mijenjaju ono što je uopće moguće. Moći ćemo rješavati probleme koji su za klasična računala praktički nerješivi', smatra.

Ogroman utjecaj na medicinu

Jedno od područja u kojem bi to moglo imati ogroman utjecaj jest medicina. Razvoj lijekova danas se u velikoj mjeri oslanja na pokušaje i pogreške, a kvantna računala mogla bi omogućiti simulacije na razini molekula, čime bi se precizno predviđalo kako različite tvari međusobno reagiraju i kakve nuspojave mogu izazvati.

Takav potencijal znači i ogromnu nagradu za onoga tko prvi razvije pouzdano kvantno računalo u velikim razmjerima. 'To je igra u kojoj pobjednik uzima sve, kao što je to bio slučaj s klasičnim računalima i IBM-om', smatra Peronnin, dodajući da Francuska ima realnu šansu biti među vodećima u tome.

Za razliku od klasičnih računala, koja koriste električne signale u silicijskim čipovima, ona kvantna rade s kubitima, jedinicama koje koriste kvantna svojstva pojedinačnih elektrona ili fotona. No upravo tu leži i najveći izazov. Kubitima je iznimno teško održati stabilnost jer su osjetljivi na 'šum' iz okoline, zbog čega gube svoja kvantna stanja, što je proces poznat kao dekoherencija.

Većina pristupa taj problem rješava velikom redundancijom, odnosno korištenjem tisuća fizičkih kubita za jedan 'logički', uz sustave korekcije pogrešaka temeljene na većinskom odlučivanju. To, međutim, značajno povećava složenost i troškove.

Tvrtka Alice & Bob razvila je drugačiji pristup. Njihovi tzv. cat kubiti – nazvani prema Schrödingerovoj mački – dizajnirani su tako da sami ispravljaju dio pogrešaka. 'To je ugrađeno u sam dizajn. Pronašli smo način na koji kontinuirano kompenzirati gubitke', kaže Peronnin. Takav pristup mogao bi značajno smanjiti kompleksnost i cijenu sustava u odnosu na konkurenciju.

Globalna utrka

Veliki tehnološki igrači već se okreću sličnim rješenjima – Google je, primjerice, preuzeo startup Atlantic Quantum dok drugi razvijaju srodne tehnologije. Peronnin tvrdi da njegova tvrtka sada stoji 'rame uz rame' s američkom konkurencijom.

Alice & Bob dio je i francuskog programa PROQCIMA, državne inicijative za razvoj primjenjivog kvantnog računala. No Francuska ne računa samo na jednu tvrtku. Prema riječima stručnjaka Oliviera Ezrattyja, trenutačno djeluje šest takvih kompanija, uz još dvije u osnivanju, uključujući Pasqal, Quandelu, Quobly i C12. Zajednička im je prednost, tvrdi Ezratty, relativno povoljna cijena razvoja i energetska učinkovitost.

U Europi se ističe i finski IQM dok u Ujedinjenom Kraljevstvu djeluju Oxford Quantum Circuits i Riverlane. Neke od tih tvrtki već su integrirale kvantna računala u sustave visokoučinkovitog računalstva, a uređaji su postavljeni i u industrijskim kompanijama poput Air Liquidea.

Prilika za Europu?

Unatoč velikim očekivanjima, današnja kvantna računala još uvijek ne ispunjavaju svoj puni potencijal. 'Trenutačno su naši strojevi otprilike snažni kao vaš mobitel', priznaje Peronnin i dodaje: 'Nalazimo se na ravnom dijelu eksponencijalne krivulje.' No njihovo uvođenje u praksu omogućuje stvaranje baze stručnjaka koji će biti spremni kada ta tehnologija sazrije.

Francuska u toj utrci ima nekoliko ključnih prednosti – snažan obrazovni sustav i vrhunske institucije kao što su École polytechnique i École normale supérieure, ali i činjenicu da su posljednjih godina čak tri Nobelove nagrade dodijeljene francuskim fizičarima.

'Na kraju, ovo je matematički izazov. Ne postoji naslijeđena prednost kao kod klasičnih tehnologija, što znači da svi imaju šansu', kaže Peronnin, a najveći izazov, zaključuje, ostaje im financiranje. 'Europa nije siromašna i ovo je prilika da se ponovno promiješaju karte u tehnološkoj industriji te da izgradimo vlastite globalno konkurentne kompanije', kaže.

U europskim tehnološkim krugovima šuška se da bi ovaj put ishod mogao biti drukčiji nego u prethodnim tehnološkim revolucijama, u kojima je Europa često zaostajala u prelasku iz istraživanja u industriju.

'Imamo sve što je potrebno da uspijemo. Pitanje je samo vjerujemo li u to. Možda se ponekad i podcjenjujemo u usporedbi s američkim samopouzdanjem, ali ovaj put moramo biti hrabriji. Inače će prilika proći, a šteta bi bila ogromna jer smo trenutno u boljoj poziciji nego što bi itko to očekivao.'