Atomoen azpimundu ikusezina ulertzetik hura manipulatzera igaro da zientzia azken hamarkadetan. Mekanika kuantikoa duela mende bat garatu bazen ere, gaur egun hasi gara haren aukerak benetan ustiatzen: atomoak banaka kontrolatzen, qubit-ak sortzen eta ordenagailu kuantikoetan lehen urratsak ematen.
Testuinguru horretan, Aitor Bergara EHU Quantum Centerreko zuzendariak joan den martxoaren 25ean eginiko Etekin Topaketen lehen jardunaldian hartu zuen parte, Konputazio kuantikoak zertan aldatuko du gure eguneroko bizitza? izenburupean, eta aukera aprobetxatu du EnpresaBIDEAk harekin izateko. Bergarak azpimarratu du kuantikaren hastapenetan gaudela, ordenagailuen zarata eta qubit kopurua oraindik ere erronka direlako, baina dagoeneko ate berriak irekita daudela: material eta botika berriak sortzeko, enkriptatze sistemak hausteko eta etorkizuneko teknologia iraultzeko.
Nola azalduko zenioke gaiaz ezer gutxi dakien irakurle bati kuantika zer den?
Kuantika duela ehun urte baino gehiago sortutako teoria da, eta bere hastapenetako esperimentu adierazgarrienetako bat Davisson eta Germer ikerlariek egindako esperimentua izan zen, hau da, bi zirrikituen esperimentua. Lehen pantaila batean bi zirrikitu daude, eta atzean beste pantaila bat. Kanikak jaurtiz gero, bigarren pantailan bi marra agertzen dira; baina uhinak (adibidez, argia) bidaltzean, interferentzia sortzen da, eta tarte argi eta ilunak agertzen dira. Esperimentu hori elektroiekin egitean, ordea, ez zen espero zena gertatu: kaniken moduan jokatu beharrean, elektroiek uhinen moduko portaera erakutsi zuten. Horrek zalantzan jarri zuen elektroiak zer diren: partikulak ala uhinak?
Horren ondorioz, teoria berri baten beharra sortu zen, mundu mikroskopikoa ulertzeko. Ikusten ez ditugun partikulek uhin moduan jokatzen dute, eta, hala, elektroia bi zirrikituetatik aldi berean igarotzen dela ondorioztatu zen. Fenomeno horri gainezarmena deitzen zaio: partikula bat egoera anitzetan egon daiteke aldi berean. Hortik abiatuta garatu da mekanika kuantikoa, eta XX. mendeko aurrerapen teknologiko askoren oinarria izan da. Adibidez, ordenagailuen transistoreak edo laser bidezko komunikazioak ulertzeko beharrezkoa da.
Gainezarmena ulertzea zaila da, gizakiontzako ez delako intuitiboa; hala ere, matematikaren bidez fenomeno horiek erraz deskriba daitezke. Hizkuntza arrunta ez da nahikoa errealitate hori azaltzeko. Zientzia bera ez bada guztiz intuitiboa, mekanika kuantikoa are gutxiago.
Kuantikaren oinarria duela asko garatu bazen, zergatik gaude oraindik hastapenetan?
Atomo bat oso gauza txikia da: dado batean koatrilioi bat atomo baino gehiago daude. Orain gutxi arte ezinezkoa zirudien atomo bat manipulatzea, baina XX. mendearen amaieran garapen teknologikoak izan ziren, eta eremu magnetikoen bitartez gai izan ginen “putzu” moduko batzuetan atomoak lokalizatzeko. Atomo bat kokatzeko gai bazara, horrekin jolasten has zaitezke; horixe izan zen hasiera, ingeniaritza kuantikoaren sorrera, eta horri deitzen zaio bigarren iraultza kuantikoa: atomoak manipulatzera igaro ginenean gertatu zenari.
Lortu dena, hortaz, izugarria izan da. Egun, izaera kuantikoa duten objektuak manipula daitezke ordenagailu kuantikoen bidez, eremu magnetikoak erabilita. Hori lortzeko atomoek ezin dute kontakturik izan inguruarekin, eta tenperatura oso baxuan mantendu behar dira. Horregatik ordenagailua bera tresna oso handia da, kanpokoa tresneria hutsa da tenperatura mantentzeko, baina benetan barruan duen txipa oso txikia da.
"Gurean ekosistema indartsua izatea oso garrantzitsua da, ez daukagulako AEBko enpresa erraldoiek duten aukera berbera proiektuak finantzatzeko. Hori bai, dugun ekosistemarekin etekin handiak lor ditzakegu"
Hala ere, oraindik hastapenetan gaude. Izaera kuantikoa duten horiek independenteki isolatuta mantentzea lortzen dugu, baina oso denbora tarte txikian. Horri zarata deitzen zaio. Ordenagailu kuantikoek gaur egun zarata asko dute, izaera kuantikoa denbora txikian –milisegundoak– mantentze dutelako; gainera, qubit kopurua oraindik ere txikiegia da behar denerako.
Zein puntutan gaude Euskal Herrian kuantikari dagokionez?
Bi kontu esango nituzke: batetik, hemengo ikerkuntza ekosistema nahiko sendotuta dagoela, azken urteetan gaia lantzen aritu garelako, eta hortaz, bigarren iraultza honetan parte hartzeko egoera egokia dugu; bestetik, ordenagailua Donostian jarri izanak EAE kuantikaren mapan kokatu duela, zalantzarik gabe. Bi gauza horiei emango nieke garrantzia.
Poztu egin zinen jakin zenuenean ordenagailu kuantiko berria Donostian jarriko zela?
Ordenagailuak aukera berriak sortzen ditu, beste unibertsitateetako ikerlariekin zein enpresa munduko beste eragile batzuekin lan egiteko. Ate berriak irekitzen ditu.
Hala ere, garrantzitsua iruditzen zait egungo egoera zein den kontuan izatea. Oraindik ez dakigu zein azpiegitura erabiliko den ordenagailu kuantikoa sortzeko; badakigu, ordea, halako tresna bat egitea posible dela. Gaur egun estrategia desberdinak daude ordenagailu kuantikoak garatzeko: supereroaleak erabiltzea, atomo isolatuak, silizioa edo material topologikoak, besteak beste. Auskalo Donostian zein erabiliko den.
Dena dela, guk, ikerlariok, ordenagailuari esker suertatuko diren aukerak aprobetxatu egingo ditugu, apustua egingo dugu garatzen ari den mundu berri honetan parte hartzeko.
Kuantikak material edo botika berriak sortzeko balio izango duela diote adituek. Azaldu hori.
Gaur egun material edo botika berriak sortzeko ikerketak egiten dira ordenagailu klasikoekin, baina badakigu kalkulu asko ezinezko bihurtzen direla tresna horiekin. Adibidez, botikak garatzeko, aztertzen da zein molekula kimiko izan daitekeen proteina bati lotzeko gai, haren efektua handitu edo murrizteko. Hori lehenik konputazionalki aztertzea komeni da, esperimentuak oso garestiak direlako eta hasieran ez dagoelako argi zein molekularekin probatu behar den.
"Donostian jarriko den ordenagailuak aukera berriak sortzen ditu, beste unibertsitateetako ikerlariekin zein enpresa munduko beste eragile batzuekin lan egiteko"
Arazo nagusia da molekulen arteko elkarreragina maila kuantikoan gertatzen dela. Horrek esan nahi du kalkulu horiek egiteko kuantika behar dela, eta gaur egungo ordenagailu klasikoek ez dutela nahikoa ahalmen hori zehaztasunez simulatzeko. Formulak baditugu, baina ezin ditugu praktikan kalkulatu sistema konplexuetan. Etorkizunean, zarata txikia eta qubit nahiko dituzten ordenagailu kuantikoek arazo horiek ebazteko gaitasuna izan dezakete. Gaur egun, ordea, sistema oso sinplifikatuak bakarrik aztertzen dira.
Noiz bihurtuko da errealitate aipatzen duzun etorkizun hori?
Ideiarik ere ez. Inork ez daki zenbat urtetara iritsiko den hori. Batzuk diote hamar urte barru, besteek 30… auskalo nola doan garapena. Hori bai, ikusita nola joan den orain arte, guk uste baino askoz azkarrago doa. Orain dela gutxira arte amets bat baino ez zen gaur egun daukaguna, eta ikusi dugu ametsa posible dela. Lortu dugu qubit-en kopurua handitzea uste baino arinago. IBMk esan du espero duela hemendik gutxira ateratzea zaratarik gabeko lehen ordenagailua. Hala ere, Niels Borh fisikoak zioena errepikatzen dut nik: "Oso zaila da iragarpenak egitea, batez ere etorkizunari buruz".
Zibersegurtasunaren arloan ere aldaketak espero dira. Egungo pasahitzak arriskuan egongo dira?
Gaur egungo enkriptatze sistemak oinarritzen dira lehen zenbakien deskonposaketan; hau da, imajina dezagun zenbaki erraldoi bat dugula, eta zenbaki hori lortzeko bi zenbaki lehenen biderkadura egin dela. Bada, erraza badirudi ere, zifra erraldoi baten bi zenbaki lehenak zein diren jakiteko ordenagailu klasikoek urteak eta urteak behar dituzte, sekuentzialki aztertzen dutelako: 3 zenbakia da zatitzailea? Ez… 9 zenbakia da zatitzailea? Ez… Horrela, bi zenbaki lehenak lortu arte.
1985. urtean, Peter Shor matematikariak algoritmo bat sortu zuen zenbaki erraldoi horiek azkar deskonposatzeko, alegia, bi zenbaki lehenak zein diren jakiteko. Algoritmoa sortzean ez zegoenez ordenagailu kuantikorik, hortaz, ezinezkoa zen aplikatzea, baina gaur egun posible da, nahiz eta oraindik qubit gehiago behar diren. Laster iritsiko da garai hori, eta enkriptatutako mezuen informazioa jaso ahal izango da. Aseguru konpainiak eta banketxeak, besteak beste, jada hasi dira pentsatzen arazo horren aurrean zer egin, jakiteko nola babes ditzaketen mezuak ordenagailu kuantiko baten aurrean; horretarako komunikazio kuantikoari buruzko ikerketak egiten ari dira.
Zu zeu EHU Quantum Centerreko zuzendaria zara. Zein da zehazki zentro honen rola ekosistema kuantikoan?
Zentroak 100 ikerlari inguru ditu, zeintzuek kuantikari buruzko ikerkuntzak egiten dituzten. Badaude oinarrizko ikerkuntzak eta ikerkuntza aplikatuak, eta badaude teknologia kuantikoak ikertzen ari diren taldeak ere. Teknologia kuantikoez ari garenean, burura etortzen zaigun lehena konputazio kuantikoa da, baina badaude oso garrantzitsuak diren beste bi alor: komunikazio kuantikoak eta sentsore kuantikoak.
"IBMko presidenteari etorkizuna nola irudikatzen zuen galdetzen ziotenean, hark honakoa erantzuten zuen: 'Nire ustez merkatuan lekua izango da bost edo sei ordenagailurentzako'. Gaur egun denok daukagu bat, eta erabat aldatu da lan egiteko mundua"
Gainera, orain laborategi berri bat eraikitzen ari gara, sentsore kuantikoen aplikazioan oinarrituko dena. Bertan lan egingo dugu, batez ere, Tecnaliarekin, eta helburua izango da industria munduan dauden beharrak asetzea, horretarako sentsore kuantikoak erabiltzeko aplikazio zehatzak bilatuz. Proiektu hori aurrera ateratzeko oso garrantzitsuak izan dira Bizkaiko Foru Aldundiak emandako laguntza eta Biqain estrategia. Horregatik diot arlo honetan ezin dugula independenteki lan egin, are gehiago, ezinbestekoa da sare bat osatzea: DIPC, Tecnalia, Ikerlan, unibertsitateak, erakunde publikoak… lankidetza sustatu behar dugu proiektuak aurrera ateratzeko. Guztiok lerrokatuta egon behar gara dirua eraginkortasunez erabiltzeko, eta horretan ari gara.
Kuantikaren lasterketan, AEBk eta Txinak aurrea hartu diote Europari?
Zaila da esatea. AEBn egiten den parte handi bat ezagutzen dugu; Txinan egiten diren gauza asko ez ditugu horrenbeste ezagutzen. Asimetria bat dago ezagutzen dugunaren eta ez dugunaren artean. Era berean, Europan egiten diren gauzak irekiagoak direla. Ordenagailu kuantikoez hitz egiten badugu, AEBk duen presentzia oso nabarmena da. Hemen bertan (Donostian) instalatu dugun ordenagailua AEBko enpresa batena da.
Hala ere, elkarlanean ari gara ordenagailuaren aplikazio desberdinak aztertzeko, eta algoritmo eraginkorrak bilatzeari dagokionez oraindik ere hainbat lan daude egiteko. Ikerkuntzan, Europan, Espainiako Estatuan zein EAEn oso maila altua dugu, baina gurean ekosistema indartsua izatea oso garrantzitsua da, ez daukagulako AEBko enpresa erraldoiek duten aukera berbera proiektuak finantzatzeko. Hori bai, dugun ekosistemarekin etekin handiak lor ditzakegu.
Teknologia kuantikoen garapenarekin, nola irudikatzen duzu zuk mundua 10-15 urte barru?
Ziur oso diferentea izango dela. Begira zer gertatu zen bere garaian IBM enpresarekin: hasiera batean idazteko makinak egiten zituzten, bigarren gerra mundiala amaitu arte, orduan hasi baitzen ordenagailu klasikoen sorrera; IBMk parte oso handi bat egin zuen prozesu horretan. Pentsa nolakoak ziren garai hartako lehen ordenagailuak: eraikin edo gela handi oso bat hartzen zuten. Presidenteari etorkizuna nola irudikatzen zuen galdetzen ziotenean, hark honakoa erantzuten zuen: 'Nire ustez merkatuan lekua izango da bost edo sei ordenagailurentzako'. Gaur egun denok daukagu bat, eta erabat aldatu da lan egiteko mundua.
Ni ez naiz ausartzen etorkizunaz ezer esatera, baina une oso interesgarria da oraingoa. Garatzen ari den egoera berri baten aurrean gaude, eta gu horren parte izango gara. Bideari etekina ateratzen badiogu, ondorio onak izango dira gizartearen aurrerapenerako.