Per Delsing, profesor fyziky na Technologické univerzitě Chalmers ve švédském Göteborgu

Miniaturní částice

Pera Delsinga již od dětství fascinují nejmenší objekty ve vesmíru. Nyní vede projekt vývoje mimořádně výkonného počítače, který využívá miniaturní komponenty zvané qubity. Cílem je vytvořit kvantový počítač, který by byl rychlejší a výkonnější než jakýkoli jiný na světě.

Text Sara Bergqvist
Foto Nicke Johansson

Pokud půjde všechno podle plánu, spatří již za několik let na Technologické univerzitě Chalmers ve švédském Göteborgu světlo světa nejvýkonnější kvantový počítač. Projekt s 50 výzkumníky vede profesor fyziky Per Delsing. Rozhovor pro časopis Evolution nám tento profesor poskytl ve své laboratoři.

„Nejlepší způsob, jak popsat kvantový počítač, je použít analogii velké chladničky obklopené spoustou mikrovlnných zařízení,“ vysvětluje Delsing. „Nejmenšími komponenty jsou qubity, které jsou usazeny na malém křemíkovém čipu. Informace se stejně u jako u standardního počítače skládají z jedniček a nul. Jediným rozdílem je, že qubit může být zároveň jedničkou i nulou. To znamená, že je možné provádět výpočty nesrovnatelně vyšší rychlostí.“

Per Delsing

Bydliště: Narodil se v roce 1959 ve švédském městě Umeå, vyrostl v Malmö, žije v Göteborgu.
Rodina: Manželka a čtyři dcery ve věku 25 až 30 let.
Zaměstnání: Profesor fyziky na univerzitě Chalmers a zástupce Wallenberg Centre for Quantum Technology, které vede vývoj nejvýkonnějšího kvantového počítače.
Záliby: Hodně pracuje, takže jeho volný čas je velmi omezený, ale když mu nějaký zbývá, rád lyžuje, hraje tenis a cestuje se svou manželkou.
Nejsilnější stránky: Kreativita a nadšení pro nové projekty.
Nápis na zdi v jeho kanceláři: „Je snazší ovládat elektrony, fotony a fonony než vychovávat čtyři dcery.“

Delsingovou laboratoří zní rytmický zvuk z chladicích čerpadel, která miniaturní qubity ochlazují na minus 273,14 stupňů Celsia, což je téměř nejnižší teplota ve vesmíru (273,15 stupně Celsia nebo 0 kelvinu). Tento proces trvá 36 hodin.

Kvantová technologie položila základ pro revoluci v oblasti informačních technologií, mimo jiné díky vynálezům jako laser a tranzistor. Vědci nyní věří, že se nacházíme na sklonku druhé kvantové revoluce, která bude ještě převratnější než ta předchozí.

„Nejedná se o postupnou změnu, ale spíše o zásadní změnu v přístupu,“ říká Delsing. „Tyto možnosti máme díky tomu, že dokážeme manipulovat s jednotlivými kvantovými systémy, jako jsou atomy, elektrony či fotony, a máme nad nimi plnou kontrolu.“

Zájem o technologii v Peru Delsingovi probudil jeho otec, který byl rovněž inženýr a syna v tomto ohledu nadšeně podporoval. Když se ale Per Delsing ve 12 letech doslechl o supravodičích a chtěl se o nich dozvědět více, jeho otec netušil, oč se jedná. „To mě překvapilo, neboť můj otec věděl téměř vše,“ vzpomíná. „Proto jsem se musel pustit do bádání sám. Velmi mě fascinovalo, když jsem zjistil, že je možné přenášet proud bez zahřívání.“

Jako výzkumník se Per Delsing podílel na skutečně převratných objevech.

Jako výzkumník se Per Delsing podílel na skutečně převratných objevech.

Per Delsing získal titul na Lundské univerzitě v jižním Švédsku a poté se přestěhoval do švýcarského Curychu, kde dva roky studoval na Eidgenössische Technische Hochschule (ETH), kterou v minulosti navštěvoval i Einstein. Odtamtud se přesunul za doktorským studiem na Technologickou univerzitu Chalmers v Göteborgu. V tomto městě dnes žije již 34 let, z nichž většinu strávil na Chalmers. Vždy ho nejvíce zajímaly ty nejmenší částečky.

„Lze říci, že jsem začínal zpracováváním jednotlivých elektronů v obvodech,“ vysvětluje Per Delsing. „Poté jsem se zaměřil na částice světla známé jako fotony. Následně jsem se začal věnovat částicím zvuku, tzv. fononům.“

Lze říci, že jsem začínal zpracováváním jednotlivých elektronů v obvodech.
Per Delsing, profesor fyziky na Technologické univerzitě Chalmers ve švédském Göteborgu

Jako vědec se podílel na dvou skutečně revolučních objevech. K prvnímu došlo v roce 2011, kdy se mu společně s několika kolegy podařilo dokázat tzv. dynamický Casimirův jev, který byl již předpovězen o 40 let dříve, ale zdálo se nemožné jej prokázat.

„Předpokladem je, že je možné vytvořit světlo z vakua pomocí zrcadla, které se pohybuje téměř rychlostí světla,“ vysvětluje Per Delsing. „Problém je ale jednoduše v tom, že se to v praxi velmi těžko provádí. Proto jsme namísto hýbání zrcadlem upravili jeho vlastnosti tak, aby se zdálo, jako by se pohnulo, a skutečně se nám podařilo z vakua generovat světlo.“

Druhým objevem byl zvuk vznikající při pohybu atomu. „Pokud nabudíte atom, tzn. pokud mu dodáte energii, díky které přeskočí na vyšší energetickou úroveň, bude vyzařovat světlo. Když jsme jej ale umístili na podklad, který se při přívodu napětí smršťuje nebo rozpíná, začal místo toho vydávat zvuk. To znamená, že jsme úplně poprvé slyšeli atom.“

Per Delsing se nyní těší na výsledky práce na kvantovém počítači. Cílem je mít do 10 let funkční 100qubitový kvantový počítač a do té doby dosáhnout několika dílčích milníků v podobě menších kvantových počítačů. „První, který vytvoříme, bude obsahovat 10 až 20 qubitů,“ říká Per Delsing. „Vyrobením nejdříve malých procesorů můžeme řešit problémy postupně a získané zkušenosti využít u dalších verzí.“

Nejvýkonnější existující kvantové počítače v současné době obsahují asi 20 qubitů. Jejich vývoj probíhá v tajnosti, a proto nikdo s jistotou neví, jestli existuje nějaký s ještě větším výkonem. „Jedním z možných způsobů využití je dešifrování kódů. Pokud se tedy někomu podaří tajně takový počítač vyrobit, mohl by s jeho pomocí odposlouchávat důvěrnou komunikaci i krást peníze, protože kvantový počítač umožňuje hackování on-line transakcí,“ vysvětluje Per Delsing. „Proto je velmi důležité, aby úspěchu v této oblasti dosáhli jako první ‚kladní hrdinové‘.“

Obchodní kontakty

evolution@skf.com

Na co by bylo možné kvantový počítač vyvinutý na univerzitě Chalmers využívat zatím není jasné. „Zjišťování možných účelů použití je součástí našeho projektu,“ říká Delsing. „Ale stejně jako v případě laseru, při jehož vzniku nikdo nevěděl, jak se bude využívat, myslím, že před sebou máme ty nejzajímavější oblasti ke zkoumání.“

Související obsah