Usprkos tome što se smatra da nam kvantna teorija donosi istinsku nasumičnost, vrijeme i lokacija ovog okupljanja nisu odabrani slučajno. Upravo je u lipnju 1925. godine, prije točno stotinu godina, bježeći od alergijskih napada, 23-godišnji njemački fizičar Werner Heisenberg uplovio na Helgoland kako bi si oslobodio dišne puteve i utjehu našao u razumijevanju osnova teorije koja će fundamentalno promijeniti smjer znanstvenog, filozofskog i tehnološkog razvoja čovječanstva.

Kako bi objasnio zakonitosti u spektralnim linijama atoma koje su eksperimentalno opažene, Heisenberg se odriče koncepata iz tadašnje fizike (primjerice orbite i trajektorije elektrona) koje ne može direktno mjeriti te, uvodeći nekomutativne operatore, reformulira mehaniku preko opservabli, odnosno onoga što možemo direktno mjeriti. Heisenbergov pristup, uz Schrödingerovu sliku, postaje osnova formalizma nove teorije koja će biti toliko radikalna da će fizičari sve ranije teorije - uključujući i teoriju relativnosti koja dolazi s čitavim skupom egzotičnih rješenja kao što su kontrakcija prostora, dilatacija vremena, crvotočine i crne rupe – proglasiti „klasičnom“ fizikom.

'Sablasno djelovanje na daljinu'

Unatoč uspjehu kvante mehanike, dio onih koji su direktno uključeni u taj razvoj, Albert Einstein i Erwin Schrödinger, smatrali su teoriju nepotpunom. Ogorčen probabilističkom interpretacijom kvantne mehanike, Erwin Schrödinger piše da mu je žao što je imao ikakve veze s razvojem iste te smišlja misaoni eksperiment s mačkom kako bi prezentirao probleme koje vidi u kvantnoj mehanici. S druge strane Albert Einstein s kolegama Podoloskim i Rosenom 1935. godine smišlja argument, danas poznat kao EPR paradoks, kojim pokazuje da je, uz pretpostavku lokalnosti, moguće imati kontradikciju unutar kvantne mehanike te zaključuje da je kvantna mehanika nepotpuna.

Trebalo je proći gotovo trideset godina od EPR članka da irski teorijski fizičar John Stewart Bell radeći u CERN-u na dizajnu akceleratora, ali i na temeljnim pitanjima kvantne mehanike u svoje slobodno vrijeme, 1964. godine objavi članak koji će omogućiti eksperimentalnu provjeru nečega što što Einstein ranije nazvao „sablasno djelovanje na daljinu“. Taj fenomen u kojem su određena kvantna stanja (odnosno spregnuta stanja) nelokalno povezana bez obzira na udaljenost, zahvaljujući Bellovim nejednakostima, izlazi iz sfere konceptualnih rasprava na granici filozofije i fizike te ulazi u sferu empirije u smislu mogućnosti provjere konkretnih predikcija same teorije.

S druge strane Atlantskog oceana, šezdesete godine u Sjedinjenim Američkim Državama označuju turbulentna vremena obilježena jakom hipi kontrakulturom koja kulminira na ljeto 1969. godine kada se 500 000 ljudi (u slučaju da ne znate što je bilo) okuplja kako bi tri dana uživali u miru i glazbi u sklopu Woodstock festivala u Bethelu (New York), neznajući da upravo ta godina u sebi nosi tragičan kraj snažnog vala hipi kulture, ali i vrijeme kada među američke mlade fizičare prodiru pitanja o potpunosti kvantne mehanike.

Stoga, iste te 1969. godine, u veljači, John Clauser, američki eksperimentalni fizičar, koji je također u slobodno vrijeme bio zaintrigiran EPR paradoksom, šalje pismo Johnu S. Bellu gdje predlaže način eksperimentalne provjere njegovih nejednakosti. To je ujedno bilo i prvo pismo, odnosno prva reakcija na Bellov članak iz 1964. Oduševljeni Bell je ubrzo odgovorio i ohrabrio Clausera, objašnjavajući mu da bi rezultati takvog eksperimenta mogli uzdrmati čitav svijet.

Prva računarna mreža u svijetu

U istoj godini, točnije 29. listopada 1969., agencija Ministarstva obrane SAD-a, ARPA (danas DARPA), šalje prvu poruku unutar prve računarne mreže u svijetu, nazvane ARPANET, čiji su čvorovi uključivali: Sveučilište u Kaliforniji - Los Angeles (UCLA), Istraživački institut Stanford, Sveučilište u Kaliforniji - Santa Barbara (UCSB), i Sveučilište Utah. Prva poruka sastojala se od dva slova “LO”. Nije bilo riječ o nekoj posebnoj skraćenici, već o prva dva slova planirane riječi “LOGIN”, prije nego se čitav sustav urušio nakon prenesnoga drugog slova. Ovaj događaj smatra se simboličnim početkom razvoja moderne računalne mreže koja će kasnije evoluirati u internet kakav danas poznajemo.

Ti naizgled nepovezani događaji iz šezdesetih svoju će fuziju naći u drugoj kvantnoj revoluciji. Naime, 2022. godine John Clauser će zajedno s Antonom Zeilingerom i Alainom Aspectom podijeliti Nobelovu nagradu za verifikaciju Bellovih nejednakosti, fenomena koji postaje jedan od temelja sigurnih kvantnih komunikacija u eri kvantnih računala – računala za koja se očekuje da će biti sposobna ugroziti današnje metode enkripcije. A za implementaciju takvih fenomena potrebna nam je infrastruktura, odnosno nova vrsta mreža koje nazivamo kvantne mreže. I tu nastaje područje u kojem se isprepleću temelji kvantne mehanike i računalnih mreža kako bi se formirao kvantni internet koji će u svojim kanalima umjesto bitova prenositi qubite u smislu spregnutih i jednotonskih stanja – u kojima je informacija ne u stanju 1 ili 0, već u superpoziciji 1 i 0.

Stoljeće nakon rođenja kvantne mehanike, fizičari se vraćaju na mjesto gdje je sve počelo

Ako je 20. stoljeće obilježeno prvom kvantnom revolucijom koja je primjenjivala osnovne aspekte kvantne mehanike za razvoj tehnologija poput poluvodiča, lasera i računala, 21. stoljeće sve više obilježava druga kvantna revolucija. Ona se temelji na suptilnijim svojstvima kvantne teorije i informacije poput superpozicije, spregnutosti, nelokalnosti i nemogućnosti kloniranja kvantnih stanja, a koja se danas aktivno koriste za stvaranje kvantnih računala, ultrasigurnih komunikacijskih sustava, kvantnog interneta i ultrasenzitivnih senzora. Iako još ne znamo sve njezine buduće domete, već sada je jasno da bi mogla u potpunosti preoblikovati naše razumijevanje tehnologije, sigurnosti i informacijskog društva. I premda se danas navedena svojstva koriste u kontekstu druge kvantne revolucije, valja napomenuti da su svi ti fenomeni, na kraju dana, posljedica istog onog formalizma nastalog, između ostaloga, i na Helgolandu prije stotinu godina - kojem se vraćamo i u ovoj međunarodnoj godini kvantne znanosti i tehnologije.

U kontekstu razvoja kvantnih tehnologija, naročito kvantnih komunikacija, Europska unija je 2023. godine započela s projektom Europska kvantna komunikacijska infrastruktura (EuroQCI) u kojem svaka članica EU gradi svoju kvantnu mrežu s ciljem ujedinjenja u paneuropsku kvantnu komunikacijsku infrastrukturu. Hrvatska inačica naziva se Hrvatska kvantna komunikacijska infrastruktura (CroQCI), a u njemu sudjeluju CARNET, Institut Ruđer Bošković (IRB), Sveučilišni računski centar (Srce), Institut za fiziku (IFZ), Fakultet elektrotehnike i računarstva (FER) i Fakultet prometnih znanosti (FPZ) Sveučilišta u Zagrebu, OIV i Ured Vijeća za nacionalnu sigurnost (UVNS).

FER s naglaskom na tim znanstvenika sa Zavoda za komunikacijske i svemirske tehnologije (ZKIST) je zadužen za uspostavu prve hrvatske optičke zemaljske stanice za kvantne komunikacije koja će biti svemirska veza Hrvatske s ostatkom europske kvantne komunikacijske infrastrukture. Upravo o toj temi svi zainteresirani imaju prilike više čuti na predavanju Satelitske kvantne komunikacije u Hrvatskoj koje će održati dr. sc. Dubravko Babić, jedan od ključnih znanstvenika na projektu CroQCI. Predavanje je na rasporedu u utorak, 10. lipnja, s početkom u 13 sati u dvorani D2 na FER-u.