Pet milijuna dolara platit će Google onomu tko otkrije što sve mogu činiti kvantna računala, koja slove kao svemoguća nova tehnologija. Njegovi stručnjaci misle da nitko još zapravo ne zna što sve mogu pa je ta velika tehnološka kompanija nedavno otvorila svjetski natječaj XPRIZE Quantum Applications za pronalaženje stvarnih slučajeva korištenja kvantnog računalstva. Takva računala već imaju NASA i velike američke tehnološke kompanije IBM, Microsoft i Amazon. Ima ga i Google, koji je uložio 866 milijuna dolara u kvantno računalstvo i čije je kvantno računalo Sycomore 2019. za samo dvjesto sekundi izračunalo ono za što bi klasičnom superračunalu trebalo deset tisuća godina. To je samo jedan od dokaza da primjena kvantnog računala, odnosno sustava koji pokreću kubiti, kvantni bitovi, pruža neslućene mogućnosti.
Kvantna fizika za laike
Povijest ideje o kvantnim računalima duga je gotovo pola stoljeća. Utemeljeni su na kvantnoj fizici, čije su varijable neograničene, a koje programi klasičnih računala ne mogu svladati. No većina istraživanja o kvantnom računalstvu odnosi se na apstraktne probleme umjesto na stvarne, zato Google, ali i sve ostale, zanima kako će točno kvantna računala, koja su još u ranoj fazi razvoja, promijeniti svijet. Ostvare li se predviđanja kvantnih fizičara, takva računala moći će odgovoriti na pitanja o rješavanju problema klimatskih promjena, pronalasku novih materijala i lijekova itd., ali i promijeniti internet. Kvantna tehnologija najavljuje tehnološku revoluciju nepojmljivih razmjera, što osim velikih tehnoloških kompanija potiče i vlade nekih država na ulaganje u nadi da će im kvantne tehnologije donijeti ekonomsku, a možda i geopolitičku prednoste. U tome prednjači Kina, koja je 2022. uložila 15,3 milijarde dolara u kvantne tehnologije, Amerika je uložila 1,8 milijardi, a Europska unija 1,2 milijardi dolara. Očekuje se da će tržište kvantnog računalstva, čija je vrijednost 2022. bila 9,3 milijarde dolara, do 2032. narasti na 203,1 milijardu dolara.
Klaster u zemlji Djeda Mraza
U sjeni kvantnoga tehnološkog nadmetanja velikih svjetskih sila i tehnoloških kompanija jedna mala skandinavska država, Finska, trenutačno ima veliku i aktivnu ulogu u kvantnom računalstvu. Stručnjaci VTT-a, Finskoga tehničkog istraživačkog centra, i IQM Quantum Computersa, finske i vodeće europske kompanije za kvantni hardver u supravodljivim krugovima, napravili su potkraj prošle godine kvantno računalo od dvadeset kubita. Njihovo prvo kvantno računalo, čija je snaga pet kubita, izrađeno je 2021., a ove godine planiraju dovršiti i ono od pedeset kubita.
– Krajnji cilj bio bi pokrenuti umjetnu inteligenciju i ubrzati je kvantnim računalom. Takav sustav mogao bi riješiti neka pitanja koja nadilaze ljudsku pamet – izjavio je voditelj globalnih poslova i IQM-ov suosnivač Juha Vartiainen.
Ta kompanija izrasla je iz velikog klastera kvantnih startupova u Finskoj koji razvijaju tu tehnologiju. Osnovana je 2018. i preklani je prikupila 128 milijuna eura u seriji A2, najvećem krugu financiranja neke europske tvrtke ikada prikupljenom za kvantno računalstvo. IQM opskrbljuje istraživačke institute kubitnim sustavima manjih razmjera na kojima budući kvantni inženjeri uče rukovati kubitima. Tako pomaže u obuci znanstvenika za kvantne tehnologije koristeći se supravodičima koji zahtijevaju velike rashladne uređaje. Njih proizvodi još jedna finska kompanija, Bluefors, globalni tržišni lider za kriogene hladnjake i druge linije kriogena za kvantne tehnologije. Osnovana je 2008., danas zapošljava 600 ljudi te ima prihod veći od 160 milijuna eura.
– Za nas je priča tek počela. Tražimo načine na koje možemo postići skalabilnost za različite industrijske potrebe. Radimo na onome što će našim kupcima trebati za pet godina i budućoj stvarnoj primjeni – izjavio je Blueforsov izvršni direktor Jonas Geust.
Domaći kvantni generator
Kriogeni hladnjaci održavaju kubite hladnima i preduvjet su za funkcioniranje supravodljivih kubita, a Blueforsov najveći hladnjak KIDE podržava sustav od tisuću kubita. Ta kompanija istražuje i druge načine primjene kriogene tehnologije, poput hlađenja osjetljivih senzora za astrofiziku, skladištenja vodika i znanosti o materijalima. Finski startup SemiQon gradi pak poluvodičke kvantne čipove za ‘eru milijuna kubita‘, na koje temperature mnogo manje utječu. Na europskoj i svjetskoj kvantnoj sceni veliku ulogu ima i Hrvatska, točnije njezini znanstvenici iz Instituta Ruđer Bošković. Otkad je 2009. dr. sc. Mariju Stipčeviću priznat patent za kvantni generator slučajnih brojeva, u Institutu se provode vrhunska znanstvena istraživanja i razvija područje kvantne tehnologije. Kvantni generator kvantna je tehnologija koja može proizvesti savršeno slučajne brojeve koji imaju veliku primjenu u kriptografiji, numeričkom računanju i simulacijama, kartičnom poslovanju te igrama na sreću. Godine 2018. dr. sc. Martin Lončarić i Matej Peranić sagradili su prvi hrvatski izvor kvantno prepletenih fotona s pomoću kojega su uspješno provjerene fundamentalne postavke kvantne fizike.
– Članovi IRB-ova Laboratorija za fotoniku i kvantnu optiku nakon toga gradnjom kvantnih prijamnika sudjeluju u međunarodnom pothvatu gradnje prve kvantne mreže temeljene na kvantnoj prepletenosti. Ta je kvantna mreža, preteča kvantnog interneta, bila svjetski rekord i imala je izniman međunarodni odjek. Sljedeći veliki iskorak bio je prvi put u svijetu ostvarena kvantna komunikacija među tri zemlje: Hrvatske, Slovenije i Italije. Kvantno se komuniciralo između Trsta, Ljubljane i Rijeke na sastanku skupine G20 u Trstu 2021., a s hrvatske strane komunikaciju su predvodili znanstvenici iz IRB-a uz potporu kolega s Fakulteta prometnih znanosti u Zagrebu te tvrtke OIV – Digitalni signali i mreže – iznosi dr. sc. Martin Lončarić iz Zavoda za eksperimentalnu fiziku IRB-ova Laboratorija za fotoniku i kvantnu optiku.
Lijepa naša relevantna
Prema njegovim riječima, ta IRB-ova znanstvena postignuća pozicionirala su Hrvatsku među relevantne zemlje u Europi i svijetu te stvorila temelje za njezino sudjelovanje u europskoj inicijativi EuroQCI i gradnji europske kvantnokomunikacijske infrastrukture. Hrvatska je među prvima potpisala i Europsku deklaraciju o kvantnim tehnologijama, koja je prvi put predstavljena u prosincu 2023., za španjolskog predsjedanja Vijećem Europske unije. Države članice potpisnice, navodi se na internetskim stranicama Europske unije, prepoznale su stratešku važnost kvantne tehnologije za znanstvenu i industrijsku konkurentnost EU-a i obvezale se na suradnju u razvoju ekosustava kvantne tehnologije svjetske klase u cijeloj Europi, s krajnjim ciljem da Europa postane ‘kvantna dolina svijeta‘, vodeća svjetska regija za kvantnu izvrsnost i inovacije.
Na temelju jezgre koju je okupio IRB nastao je CroQCI, hrvatski konzorcij koji koordinira CARNET uz IRB-ovo znanstveno vodstvo, a koji okuplja devet partnera koji zajednički provode projekt gradnje hrvatske eksperimentalne kvantnokomunikacijske mreže, preteče buduće infrastrukture.
Konzorcij okuplja Hrvatsku akademsku i istraživačku mrežu (CARNET), Institut Ruđer Bošković, Fakultet elektrotehnike i računarstva (FER) Sveučilišta u Zagrebu, Fakultet prometnih znanosti (FPZ) Sveučilišta u Zagrebu, Institut za fiziku (IFZ), Odašiljače i veze (OIV), Sveučilišni računski centar (SRCE), Pomorski centar za elektroniku (PCE) i Ured Vijeća za nacionalnu sigurnost (UVNS). Ministarstvo znanosti i obrazovanja prošle mu je godine dodijelilo malo manje od pet milijuna eura u sklopu Nacionalnoga programa oporavka i otpornosti 2021. – 2026. IRB je njegova glavna karika.
– IRB zajedno s Pomorskim centrom za elektroniku iz Splita i kolegama iz Instituta za fiziku u Zagrebu izrađuje gradivne blokove kvantnokomunikacijske mreže. IRB i PCE grade kvantne prijamne stanice i hardver kvantnog operatera te hardverske enkriptore, a kolege iz Instituta za fiziku izrađuju ultraprecizne optičke atomske satove te eksperimentalne kvantne memorije – objašnjava Lončarić.
Na fronti razvoja komunikacija
Prema njegovim riječima, Hrvatska je trenutačno na fronti razvoja kvantne tehnologije u području kvantnih komunikacija, a Lončarić se nada da neće zaostati ni u drugim granama kvantne tehnologije: kvantnim senzorima i kvantnim računalima.
– Rezultati hrvatskih znanstvenika objavljeni u vrhunskim znanstvenim časopisima kao što su Science Advances, Advanced Quantum Technology, Quantum Information, PRX Quantum i niz drugih prestižnih časopisa pokazuju da Hrvatska ima vrijedne i svjetski prepoznate rezultate u kvantnim tehnologijama. Znanstveni rad ‘A Trusted Node-free Eight-user Metropolitan Quantum Communication Network‘, objavljen u vrhunskom časopisu Science Advances, ostvario je rezultat svjetskog odjeka Altmetric Score 1109, što ga svrstava rame uz rame s rezultatom jedinstvenoga kineskog kvantnog satelita Micius te pozicionira među prvih pet posto rezultata svih znanstvenih istraživanja. To je pokazatelj da je Hrvatska bila među pionirima u nekim važnim koracima razvoja kvantne tehnologije – kaže Lončarić.