Петер Цолер припада малом кругу физичара чији су теоријски радови промијенили ток савремене науке. Као професор теоријске физике на Универзитету у Инсбруку и научни директор IQOQI-ја при Аустријској академији наука, обиљежио је развој квантног рачунарства, квантне симулације и квантних информација.
Његов рад из 1995. године, објављен са Игњацијом Сираком, први је показао да квантни рачунар заснован на заробљеним јонима може бити стварно изведен у лабораторији, чиме је отворено једно од најдинамичнијих поља савремене физике.
У овом интервјуу Цолер говори о томе како је једна теоријска архитектура постала експериментална стварност, зашто је квантна симулација данас међу најузбудљивијим правцима физике и због чега граница између квантног и класичног свијета није апсолутна, већ зависи од контроле, изолације и саме могућности опажања.
Интервју је направљен у оквиру документарног серијала УЦГ СЦИ Студио — Schrödinger Equation Centenary (2026).
Ваш рад из 1995. године с Игњацијом Сираком поставио је темеље квантног рачунара заснованог на заробљеним јонима. Која је била ваша првобитна намјера и шта вас је највише изненадило у развоју ове области?
Рад је првенствено био замишљен као конкретан, експериментално реалистичан нацрт — демонстрација да се квантно рачунање може, у принципу, реализовати помоћу контролисаних атомских система. Кључно је било идентификовати платформу која обједињује дуга времена кохеренције, прецизну припрему и очитавање стања, као и контролисану интеракцију кубита. Заробљени јони су нудили управо такву могућност.
Оно што нисмо предвидјели јесте брзина и дубина експерименталног напретка. Операције које су некада дјеловале готово идеализовано — високофиделне спрегнуте квантне капије, контрола током извођења алгоритма и програмабилни уређаји са више кубита — постале су лабораторијска реалност. Можда је, ипак, веће изненађење био шири концептуални утицај. Квантно рачунање није остало само пут ка бржим алгоритмима; оно је промијенило начин на који размишљамо о спрегнутости, мјерењу, шуму и управљивости у сложеним квантним системима.
У том смислу, област се показала богатијом него што се могло замислити 1995. године. Посебно је упечатљиво видјети како се Шредингерове мачке — реализоване као кубити, а не стварне мачке — „оживљавају“ у квантним рачунарима и потенцијално изводе прорачуне који надилазе класичне могућности.
Гдје видите најперспективније везе између квантне симулације и других области физике?
Физика многих тијела остаје најразвијенији правац. Модели решетки са јаким корелацијама, неравнотежна динамика, тополошке фазе и транспортни феномени сада се могу проучавати уз микроскопску контролу која је прије неколико деценија била незамислива.
Ипак, везе са физиком високих енергија су концептуално најузбудљивије. Симулација теорија калибрационих поља на решетки, ограничене динамике или аспеката квантне теорије поља у системима синтетичке материје повезује темељне идеје из традиционално одвојених дисциплина — и може се показати као једно од најдубљих насљеђа модерне квантне симулације. Квантна хемија, уз то, представља значајну дугорочну прилику, иако практични изазови скале и прецизности за реално сложене хемијске проблеме остају велики.
Ако бих морао издвојити најтежи правац, то би биле контролисане симулације заиста сложених теорија калибрационих поља и фермионских система на скалама релевантним за отворене проблеме у физици високих енергија или кондензоване материје. Тешкоћа није само у величини система, већ и у контроли грешака, припреми стања, мјерењу и верификацији.
Уопштено, вјерујем да су квантни симулатори међу првим квантним машинама које ће постати заиста корисне — усмјерени су на проблеме које је тешко ријешити класично, а који су већ од великог значаја за физичаре и хемичаре.
Шредингерова једначина се често сматра универзалним описом природе. Како размишљате о граници између квантног и класичног?
Класични свијет око нас не указује на другачије законе — он одражава чињеницу да велики системи готово никада нијесу изоловани. Они постају спрегнути са својом околином, а кроз декохеренцију фазни односи који карактеришу квантне суперпозиције постају недоступни на нивоу опажања и контроле. Граница између квантног и класичног стога није оштра и фундаментална; она је оперативна, одређена изолацијом, управљивошћу и доступним информацијама.
Класичност је емергентна и изузетно стабилна граница квантне динамике у реалистичним условима — она је унутар квантне теорије, а не изван ње.
Квантна симулација је овдје посебно занимљива, јер омогућава директно проучавање ове границе. Могуће је припремити системе који показују кохерентну динамику многих тијела на све већим скалама и посматрати како се класично понашање поново појављује како расте утицај околине, сложеност или повратни ефекат мјерења. Тамо гдје је кохеренција доступна, квантна природа система је видљива; тамо гдје није, класичност се појављује врло робусно.
Извор: УЦГ
