- Topološki kvantni procesor Majorana 1, predstavljen početkom 2025. godine, je čip sa 8 kubita koji koristi topološki superprovodnik za stvaranje stabilnijih kubita.
- Google-ov kvantni čip Willow sa 70 kubita postigao je kvantnu prednost tako što je završio zadatak za manje od pet minuta, dok bi najmoćnijem klasičnom superračunaru za to trebalo oko 10 septiliona (10^25) godina.
- Google-ov čip Willow sa 70 kubita pokazao je da dodavanje više kubita može eksponencijalno smanjiti greške, čime je efektivno rešen tridesetogodišnji problem kvantne korekcije grešaka.
- Microsoft i Univerzitet Kalifornije u Santa Barbari stvorili su prve topološke kubite u prototipu Majorana 1 sa 8 kubita, koristeći topološki superprovodnik za kodiranje informacija sa ugrađenom zaštitom od šuma.
- IBM sada upravlja nekim od najvećih svetskih superprovodnih kvantnih procesora, sa više od 400 kubita na jednom čipu, a čip sa 1.121 kubitom je u pripremi. Takođe istražuje modularne kvantno-centrične superračunare koji bi mogli dostići 100.000 kubita u narednoj deceniji.
- Inženjeri sa Univerziteta Northwestern teleportovali su kvantne informacije preko 30 km postojeće optičke mreže koja prenosi običan internet saobraćaj.
- U aprilu 2025. godine, T-Labs Deutsche Telekoma i Qunnect demonstrirali su kontinuiranu distribuciju upletenih fotona preko 30 km komercijalne optičke mreže sa 99% vernosti tokom 17 dana.
- Kina ima kvantnu vezu Peking–Šangaj dugu 2.000 km koristeći QKD satelite i optička vlakna, dok evropske saradnje grade kvantnu okosnicu, a američki Chicago Quantum Exchange upravlja metropolitanskom mrežom dugom 124 milje.
- Nacionalna laboratorija Oak Ridge demonstrirala je paralelno kvantno detektovanje sa nizom od četiri senzora koristeći stisnutu svetlost, postižući ~23% istovremeno poboljšanje osetljivosti na svim senzorima.
- Nacionalna laboratorija Argonne postigla je vreme koherencije od 0,1 milisekunde za novi tip kubita, što je skoro 1000 puta duže od prethodnog rekorda.
Kvantno inženjerstvo ulazi u zlatno doba otkrića. Samo u protekloj godini, istraživači širom sveta pomerili su granice ultra-malog, postižući dostignuća za koja se mislilo da su decenijama daleko. Od kvantnih računara koji nadmašuju klasične superračunare, preko kvantnih mreža koje šalju podatke putem upletenosti, do kvantnih senzora koji detektuju najslabije signale, i kvantnih materijala koji otkrivaju egzotična nova stanja materije – nedavni napreci obuhvataju sve oblasti ovog najsavremenijeg polja. U nastavku istražujemo glavne oblasti kvantnog inženjerstva, ističemo ključne proboje iz protekle godine i jednostavno objašnjavamo šta ova dostignuća znače za našu budućnost.
Kvantno računarstvo: Bliže korisnim kvantnim mašinama
Topološki kvantni procesor Majorana 1, predstavljen početkom 2025. godine, je čip sa 8 kubita koji koristi novi materijal “topološki superprovodnik” za stabilnije kubite. Ovaj revolucionarni pristup, koji predvode fizičari iz Microsofta i UC Santa Barbara, obećava kubite otporne na greške po svojoj prirodi universityofcalifornia.edu.
Kvantno računarstvo koristi neobična svojstva kvantnih bitova (kubita) – koji mogu istovremeno biti i 0 i 1 – za izvođenje proračuna daleko izvan mogućnosti običnih računara. U 2024. i 2025. godini, kvantno računarstvo je napravilo nekoliko velikih koraka ka praktičnoj primeni:
- Nadmašivanje klasičnih superkompjutera: Najnoviji Gugl kvantni čip „Willow“ izvršio je računarski zadatak za manje od pet minuta, za koji bi vodećem superkompjuteru bilo potrebno procenjenih 10 septiliona (10^25) godina blog.google. Ova dramatična demonstracija „kvantne prednosti“ pokazuje kako su određeni problemi (poput simulacije složenih molekula ili rešavanja optimizacionih zagonetki) potpuno nedostižni za klasične mašine, ali su rešivi pomoću kvantnih procesora.
- Proboj u korekciji grešaka: Možda još važnije, Guglov čip Willow sa 70 kubita pokazao je da dodavanje više kubita može eksponencijalno smanjiti greške – praktično rešavajući tridesetogodišnju potragu za kvantnom korekcijom grešaka blog.google. „Ovo rešava ključni izazov u kvantnoj korekciji grešaka kojim se oblast bavi skoro 30 godina,“ napisao je direktor Google Quantum AI Hartmut Neven blog.google. Radeći ispod praga za korekciju grešaka, Willow je pružio najjasniji dokaz do sada da je skalabilno, otporno kvantno računarstvo dostižno blog.google. Stručnjaci su to ocenili kao „najubedljiviji prototip skalabilnog logičkog kubita do sada… snažan znak da korisni, veoma veliki kvantni kompjuteri mogu biti izgrađeni“ blog.google.
- Dolaze topološki kubiti: U još jednom zapanjujućem napretku, tim iz Microsofta i UCSB-a stvorio je prve topološke kubite ikada – egzotične kubite sačuvane u novoj fazi materije zvanoj topološki superprovodnik universityofcalifornia.edu. Ovi kubiti (realizovani u prototipskom čipu sa 8 kubita nazvanom Majorana 1) koriste Majorana nulte modove – neobične kvaziznačice koje su same sebi antičestice – za kodiranje informacija sa ugrađenom zaštitom od šuma universityofcalifornia.edu. „Stvorili smo novo stanje materije, nazvano topološki superprovodnik,“ objasnio je dr. Četan Najak, direktor Microsoft Station Q, dodajući da njihovi rezultati pokazuju „da možemo to da uradimo, uradimo brzo i precizno“ universityofcalifornia.edu. Topološki kubiti su suštinski stabilniji, što potencijalno omogućava kvantne računare kojima je potrebno znatno manje kubita za korekciju grešaka. Microsoft je čak najavio plan za skaliranje ove tehnologije na milion kubita na jednom čipu u narednim godinama azure.microsoft.com – hrabar cilj koji bi, ako se ostvari, bio transformativan.
- Povećavanje obima i zamah industrije: Vodeće kompanije nastavljaju trku ka većem broju kubita i boljem performansu. IBM sada upravlja nekim od najvećih svetskih superprovodničkih kvantnih procesora (nedavno je premašio 400+ kubita na jednom čipu, a čip sa 1.121 kubitom je u pripremi) i istražuje modularne „kvantno-centrične superračunare“ koji bi mogli dostići 100.000 kubita u narednoj deceniji pme.uchicago.edu. Važno je napomenuti da industrija i akademska zajednica sarađuju kako bi kvantno računarstvo postalo korisno: na primer, istraživači su počeli da integrišu kvantne algoritme sa veštačkom inteligencijom i računarskim sistemima visokih performansi kako bi rešavali probleme iz hemije i materijala thequantuminsider.com. Već sada, kompanije iz farmacije, energetike, finansija i aeronautike eksperimentišu sa kvantnim računarima za zadatke iz stvarnog sveta time.com. Kao što su dvojica direktora vodećih kompanija napisala u časopisu Time, „kvantna era je već počela“, a kvantni hardver i softver napreduju „neverovatnom brzinom“ u poslednjih 18 meseci time.com.
Šta sledi? Sa ovim probojima, kvantno računarstvo postepeno odbacuje reputaciju dalekog sna i približava se alatu za rešavanje stvarnih problema. Kubi sa korekcijom grešaka i stabilni topološki kubiti mogli bi se pojaviti za nekoliko godina, omogućavajući mašine koje pouzdano nadmašuju klasične superračunare u korisnim zadacima. Implikacije su ogromne: mogli bismo dizajnirati nove lekove i materijale simulacijom hemije na kvantnom nivou, optimizovati složenu logistiku i AI modele, pa čak i rešavati probleme koji su danas nerešivi. Iako izazovi ostaju (povećanje na hiljade ili milione kubita, poboljšanje kvaliteta kubita i smanjenje troškova), nedavni napredak sugeriše da korisni kvantni računari mogu doći mnogo ranije nego što su mnogi očekivali. Kao što je jedan izveštaj naveo, umesto jednog „momentuma sijalice“, kvantna revolucija dolazi kroz „proboje u performansama, rešene probleme i trajno stvaranje vrednosti“ – često iza kulisa, ali već u toku time.com.
Kvantna komunikacija: Izgradnja kvantnog interneta
Kvantna komunikacija koristi kvantna stanja (kao što su upleteni fotoni) da omogući ultra-siguran, trenutni prenos informacija. Za razliku od običnih signala, kvantne informacije mogu biti prenete na načine koje prisluškivači ne mogu da presretnu bez otkrivanja, postavljajući temelje za neprobojni kvantni Internet. Tokom protekle godine, zabeležen je izuzetan napredak koji ovu viziju približava stvarnosti:
- Teleportacija na postojećoj optici: U eksperimentu koji je prvi u svetu, inženjeri sa Northwestern univerziteta su teleportovali kvantne informacije preko 30 km optičkog kabla koji je istovremeno prenosio običan internet saobraćaj news.northwestern.edu. Oni su postigli kvantnu teleportaciju (prenos stanja kubita sa jedne lokacije na drugu, putem upletenosti) preko standardne optike pažljivo izbegavajući smetnje od klasičnih tokova podataka. “Ovo je neverovatno uzbudljivo jer niko nije mislio da je moguće,” rekao je prof. Prem Kumar, koji je vodio studiju news.northwestern.edu. “Naš rad pokazuje put ka sledećoj generaciji kvantnih i klasičnih mreža koje dele jedinstvenu infrastrukturu… u suštini, ovo otvara vrata za podizanje kvantnih komunikacija na viši nivo.” news.northwestern.edu Pronalaskom pravog “prozora” talasne dužine i filtriranjem šuma, tim je dokazao da kvantni signali mogu koegzistirati sa svakodnevnim internet saobraćajem u istoj optici news.northwestern.edu. Ovo znači da možda neće biti potrebni posebni kvantni kablovi; budući kvantni internet bi mogao da funkcioniše na današnjim optičkim mrežama, što bi drastično smanjilo prepreke za implementaciju news.northwestern.edu.
- Zapletenost na daljinu, neprekinuta: U aprilu 2025. istraživači iz T-Labs Deutsche Telekoma i Qunnect-a demonstrirali su održivu distribuciju zapletenih fotona preko 30 km komercijalnog optičkog vlakna sa 99% vernosti, neprekidno tokom 17 dana telekom.com. Ova stabilnost i dostupnost su bez presedana. Pokazuje da se zapletene veze – okosnica kvantnih mreža – mogu pouzdano održavati u realnim uslovima. Dosledno visoka vernost zapletenosti na velikim udaljenostima je ključni korak ka kvantnim repetitorima i mrežama velikih razmera. Činjenica da je to postignuto na standardnom instaliranom vlaknu u metropolitenskom Berlinu naglašava da tehnologija kvantnih mreža izlazi iz laboratorije u praktična okruženja telekom.com.
- Širenje kvantnih mreža: Kvantni komunikacioni testbedovi se širom sveta brzo šire. Nacionalni projekti povezuju gradove kvantno-kriptovanim optičkim linijama i satelitima. Na primer, Kina ima operativnu kvantnu vezu od 2.000 km između Pekinga i Šangaja koristeći kvantnu distribuciju ključeva (QKD) putem satelita i vlakana, a evropske saradnje povezuju više zemalja u nastajuću „kvantnu okosnicu“. U SAD-u, nacionalne laboratorije i univerziteti formirali su metropolitenske testbedove kvantnih mreža (poput 124-miljske mreže Chicago Quantum Exchange-a) za eksperimentisanje sa zamenom zapletenosti i kvantnim repetitorima. Svi ovi napori vode ka krajnjem cilju: kvantni internet koji obuhvata celu planetu i omogućava potpuno bezbednu komunikaciju i distribuirano kvantno računarstvo. Nedavni proboji u kvantnoj memoriji i repetitorskim čvorovima (uređaji koji čuvaju i produžavaju zapletenost) poboljšavaju domet i pouzdanost kvantnih veza news.northwestern.edu, dok mali kvantni sateliti pokazuju sposobnost slanja zapletenih fotona između kontinenata.
Šta sledi? U bliskoj budućnosti, očekujte da će kvantno zaštićene komunikacije početi da štite osetljive podatke. Banke, vlade i zdravstvene ustanove već testiraju QKD za neprobojnu enkripciju kritičnih veza. Kako kvantne mreže rastu, videćemo pojavu kvantnih oblaka – sigurnih mreža gde se kvantnim računarima može pristupiti na daljinu, uz zapletenost koja garantuje privatnost. Na kraju, potpuni kvantni internet mogao bi povezati kvantne uređaje širom sveta, omogućavajući podvige poput slepe kvantne obrade (izvođenje proračuna na udaljenom kvantnom serveru uz zagarantovanu privatnost) i sinhronizaciju atomskih satova širom sveta sa neviđenom preciznošću. Suština: kvantna komunikacija obećava Internet imun na prisluškivanje, štiteći našu buduću digitalnu infrastrukturu čak i od kvantnih računara koji bi mogli da probiju današnju enkripciju.
Kvantna detekcija: neviđena preciznost i novi horizonti
Kvantna detekcija primenjuje kvantne fenomene za merenje fizičkih veličina sa izuzetnom osetljivošću i preciznošću, daleko iznad mogućnosti konvencionalnih senzora. Iskorišćavanjem efekata kao što su superpozicija i upletenost, kvantni senzori mogu detektovati najsitnije promene u poljima, silama i vremenu. Najnoviji napreci donose mogućnosti senzora koje zvuče gotovo kao naučna fantastika:
- Snimanje atoma i polja na atomskoj skali: Sredinom 2024. godine, međunarodni tim predvođen Forschungszentrum Jülich iz Nemačke predstavio je prvi kvantni senzor na svetu za “atomski svet” – senzor sposoban da detektuje električna i magnetna polja sa prostornom rezolucijom od desetine angstrema (10^−10 m), otprilike veličine jednog atoma fz-juelich.de. Ovo su postigli pričvršćivanjem jedne molekule na vrh skenirajućeg mikroskopa, koristeći kvantni spin molekule za detekciju polja na izuzetno maloj udaljenosti fz-juelich.de. “Ovaj kvantni senzor menja pravila igre, jer pruža slike materijala bogate kao MRI i istovremeno postavlja novi standard za prostornu rezoluciju,” rekao je dr Taner Esat, glavni autor fz-juelich.de. Drugim rečima, oni mogu vizualizovati elektromagnetne pejzaže unutar materijala atom po atom – sposobnost koja će revolucionisati naše razumevanje materijala, katalize i nanoelektronike. Ovaj alat može ispitivati defekte u kvantnim čipovima, mapirati atome u poluprovodniku ili čak pregledati biomolekule, sve sa neuporedivim detaljima.
- Paralelno kvantno detektovanje i bolja merenja: Krajem 2024. godine, naučnici iz Oak Ridge National Lab (ORNL) izvestili su o novoj platformi za kvantno unapređeno detektovanje koja koristi stisnutu svetlost za poboljšanje osetljivosti na više senzora istovremeno ornl.gov. Slanjem posebno korelisanih fotona (parovi svetlosnih zraka sa kvantno povezanim šumom) u niz od četiri senzora, postigli su istovremena poboljšanja osetljivosti od oko 23% na svim senzorima u poređenju sa klasičnim granicama ornl.gov. Ovo je jedna od prvih demonstracija paralelnog kvantnog detektovanja, gde se više lokacija ispituje sa kvantnom prednošću u isto vreme. „Obično koristite [kvantne] korelacije da poboljšate merenje… Ono što smo mi uradili jeste da smo kombinovali i vremenske i prostorne korelacije kako bismo ispitali više senzora istovremeno i dobili simultano kvantno unapređenje za sve njih,” objasnio je Alberto Marino iz ORNL-a ornl.gov. Ovaj pristup bi mogao biti ključan za primene kao što je detekcija tamne materije, gde veliki nizovi senzora moraju svi biti gurnuti iznad klasične osetljivosti ornl.gov. Takođe može omogućiti brže kvantno snimanje i medicinsku dijagnostiku prikupljanjem više podataka odjednom.
- Kvantni senzori u svakodnevnom životu: Tehnologije kvantnog detektovanja takođe sazrevaju za upotrebu u stvarnom svetu. Na primer, kvantni magnetometri zasnovani na dijamantskim azot-vakansijskim (NV) centrima sada mogu detektovati slabe magnetne signale moždane aktivnosti ili prisustvo retkih minerala pod zemljom, zadatke koji su ranije bili nemogući bez ogromnih mašina. Senzori interferometra sa ultrahladnim atomima se testiraju na terenu za navigacione sisteme koji ne zavise od GPS-a, mereći najsitnije promene u inerciji i gravitaciji kako bi pratili kretanje sa izuzetnom preciznošću. A napredak u atomskim časovnicima nastavlja da obara rekorde: današnji najbolji optički rešetkasti časovnici su toliko precizni da mogu da izmere Ajnštajnovu gravitacionu dilataciju vremena na visinskoj razlici od samo jednog milimetra, detektujući kako vreme neznatno sporije prolazi bliže Zemljinoj gravitacionoj jami physicsworld.com. Ova zapanjujuća preciznost praktično pretvara časovnike u gravitacione senzore i može dovesti do novih tehnika geodezije (mapiranje varijacija gustine Zemlje putem dilatacije vremena).
Kvantni materijali: Otkriće gradivnih blokova kvantnog doba
Osnova svih gore navedenih napredaka su kvantni materijali – supstance sa izuzetnim kvantno-mehaničkim svojstvima koje omogućavaju nove tehnologije. Kvantni materijali uključuju superprovodnike (koji provode električnu energiju bez otpora), topološke izolatore (koji provode duž svojih ivica, ali ne i unutrašnjosti), kvantne magnete i druge egzotične faze materije. Tokom protekle godine, naučnici su napravili uzbudljiva otkrića u nauci o kvantnim materijalima, približavajući nas probojima kao što su praktični superprovodnici i otporni kubiti:
- Topološki superprovodnici – novo stanje materije: Jedno od najvažnijih dostignuća bilo je stvaranje topološkog superprovodnika u Microsoft/UCSB kvantnom procesoru o kojem je ranije bilo reči. Inženjeringom hibridnog materijala od poluprovodnika (indijum arsenid) i superprovodnika (aluminijum) i hlađenjem do blizu apsolutne nule pod specifičnim magnetnim poljima, istraživači su indukovali novu fazu materije koja sadrži Majorana nulte modove na svojim krajevima azure.microsoft.com. Ovi Majorana modovi su kamen temeljac topoloških kubita, jer čuvaju kvantne informacije nelokalno (informacije su „rasprostranjene“ u materijalu i time zaštićene). „Skoro ceo vek, ovi kvazipartikli su postojali samo u udžbenicima. Sada možemo da ih stvorimo i kontrolišemo po potrebi,“ navodi Microsoft tim azure.microsoft.com. Uspešna realizacija topološke superprovodničke faze nije samo proboj u računarstvu, već i remek-delo nauke o materijalima – potvrđujući dugo teoretisano stanje materije u laboratoriji. Topološki superprovodnici su uzbudljivi jer bi mogli omogućiti elektronske uređaje bez gubitka energije i inherentno robusne kvantne bitove. Ovogodišnji rezultat je dokaz koncepta da se takvi materijali mogu napraviti i manipulisati njima, otvarajući put za kvantnu elektroniku sledeće generacije.
- Nove kvantne faze i „nekonvencionalni” superprovodnici: Istraživači takođe otkrivaju prirodno prisutne kvantne materijale sa neobičnim osobinama. U jednom primeru, tim sa Univerziteta Kornel pronašao je dokaze za „talas gustine parova” stanje u jedinjenju zvanom uranijum ditelurid (UTe₂) – u suštini kristalni obrazac elektronskih parova u superprovodniku physics.cornell.edu. Ovo novo stanje je oblik topološke kvantne materije gde se Kuperovi parovi (elektronski parovi odgovorni za superprovodljivost) raspoređuju u obrazac stojećeg talasa, a ne uobičajeni uniformni kondenzat physics.cornell.edu. „Ono što smo detektovali je novo stanje kvantne materije – topološki talas gustine parova sastavljen od spin-triplet Kuperovih parova,” rekao je dr Qiangqiang Gu, napominjući da je ovo prvi put da je takvo stanje primećeno physics.cornell.edu. Spin-triplet (neparno-paritetni) superprovodnici poput UTe₂ su sveti gral jer bi mogli prirodno podržavati Majorana modove za kvantno računarstvo physics.cornell.edu. Ovo otkriće nagoveštava da priroda može sadržati kvantne faze koje nikada nismo videli, sa osobinama spremnim za iskorišćavanje u budućim tehnologijama. U međuvremenu, naučnici za materijale napreduju u sintezi novih 2D materijala (kao što je nedavno otkriveni teški fermionski 2D materijal CeSiI koji pokazuje čudno ponašanje elektrona azonano.compurdue.edu) i kombinuju materijale na pametne načine – na primer, slaganjem slojeva grafena pod „magičnim uglom” da bi se izazvala superprovodljivost, ili spajanjem magneta i superprovodnika radi generisanja novih efekata. Svaki novi kvantni materijal koji se otkrije ili stvori proširuje paletu alata koje će inženjeri imati za izgradnju kvantnih uređaja.
- Materijali za kubite i uređaje: Mnogo toga u kvantnom inženjeringu zavisi od pronalaženja materijala koji mogu da hostuju kubite sa niskom stopom grešaka. Tokom protekle godine, ostvaren je napredak na više frontova. Istraživači su pokazali da defekti u poluprovodnicima sa širokim zabranjenim pojasom (kao što su praznine u dijamantu ili dopanti u silicijum-karbidu) mogu služiti kao stabilni kubiti koji rade čak i na sobnoj temperaturi, što bi moglo biti odlično za kvantne senzore i jednostavne kvantne procesore. Drugi napor je pokazao pravljenje kubita od retkozemnog elementa erbijuma ugrađenog u različite kristalne domaćine, ističući kako izbor materijala utiče na kvantna svojstva pme.uchicago.edu. Istražujući nove materijale-domaćine za poznate sisteme kubita (erbijumski spinovi, silicijumske kvantne tačke, itd.), naučnici optimizuju vreme koherencije i povezanost. Jedan od glavnih dostignuća došlo je iz Argonne National Lab-a, sa pristupom fokusiranim na materijale: napravili su novi kubit i postigli vreme koherencije od 0,1 milisekunde – skoro 1000 puta duže od prethodnog rekorda za tu vrstu pme.uchicago.edu. Ovo je postignuto inovacijama u materijalima koje su smanjile šum i izolaciju za kubit. Duže vreme koherencije znači da se više operacija može izvršiti nad kubitom pre nego što se informacija izgubi, tako da ova poboljšanja direktno vode ka moćnijim i pouzdanijim kvantnim računarima. Jednostavno rečeno, bolji materijali = bolji kubiti.
Šta sledi? Potraga za revolucionarnim materijalima nastaviće da pokreće kvantno inženjerstvo napred. Glavni cilj je superprovodnik na sobnoj temperaturi – materijal koji superprovodi bez ekstremnog hlađenja. Takvo otkriće bi promenilo pravila igre (omogućilo bi prenos električne energije bez gubitaka, jeftine MRI aparate, maglev transport i kvantne uređaje koji rade u ambijentalnim uslovima). Godine 2023. svet je dobio uvid u pomamu koju bi takav proboj mogao izazvati kada je za materijal nazvan „LK-99“ tvrdilo da superprovodi na sobnoj temperaturi – izazvao je viralno uzbuđenje, ali je brzo razotkriven rigoroznim testiranjem lens.monash.edu, podsećajući nas da izuzetne tvrdnje zahtevaju izuzetne dokaze. Iako pravi superprovodnik na sobnoj temperaturi i dalje izmiče, ostvaruje se postepen napredak: kritične temperature poznatih superprovodnika se stalno povećavaju, a novi spojevi (ponekad pod visokim pritiskom) pokazali su superprovodljivost bliže ambijentalnim uslovima. Osim superprovodnika, naučnici aktivno tragaju za materijalima koji mogu da podrže robustnije kubite (npr. materijali sa niskim nuklearnim spinom za dužu koherenciju, ili topološki materijali za kubite otporne na greške), kao i materijale koji mogu da emituju pojedinačne fotone ili upletene fotone na zahtev za komunikaciju. Istraživanje kvantnih materijala je ključna tačka celog polja – svako novo otkriće može da se proširi na bolje kvantne uređaje i primene. U narednim godinama, očekujte otkrivanje iznenađujućih novih faza materije i više „dizajniranih“ materijala (poput Microsoft-ovog „topokonduktora“ azure.microsoft.com ili drugih inženjerskih struktura) koji otključavaju mogućnosti koje još nismo ni zamislili.
Zaključak: Kvantno-inženjerska budućnost
Od ultra-moćnih računara do neprobojnih komunikacija, ultra-preciznih senzora i novih stanja materije, proboji u kvantnom inženjerstvu nisu samo intelektualno uzbudljivi – oni najavljuju transformativne promene za društvo u ne tako dalekoj budućnosti. Ključno je da se ove oblasti ne razvijaju izolovano: napredak u jednoj često podstiče napredak u drugima. Na primer, bolji kvantni materijali omogućavaju stabilnije kubite; poboljšani kvantni računari pomažu u dizajniranju novih materijala; kvantne mreže će povezivati kvantne računare, pojačavajući njihovu moć; a kvantni senzori će pomagati u karakterizaciji materijala i uređaja na atomskom nivou. Svedoci smo ranih faza vrlinskog ciklusa inovacija.
Za širu javnost, implikacije ovih ezoteričnih dostignuća postaće opipljive na razne načine:
- Zdravstvo i hemija: Kvantni računari bi mogli da modeluju lekove i proteine sa preciznošću na nivou atoma, što bi dovelo do lekova i materijala dizajniranih na računarima umesto metodom pokušaja i greške. Kvantni senzori bi mogli omogućiti rano otkrivanje bolesti putem sitnih biomarkera ili naprednog snimanja mozga.
- Sajber bezbednost i privatnost: Kvantna komunikacija će verovatno obezbediti naše finansijske transakcije i poverljive podatke putem kvantnog šifrovanja koje hakeri (čak ni sa kvantnim računarima) ne mogu da probiju. Možda ćemo obavljati osetljive poslovne ili diplomatske komunikacije sa apsolutnom poverljivošću koju garantuju zakoni fizike.
- Računarstvo i veštačka inteligencija: Kako kvantni procesori počnu da rešavaju probleme optimizacije i mašinskog učenja, videćemo poboljšanja u svemu, od logistike lanca snabdevanja do modeliranja klime i mogućnosti veštačke inteligencije. Neki zadaci sa kojima se današnja veštačka inteligencija muči mogli bi biti rešeni hibridnim kvantno-klasičnim algoritmima koji rade na budućim kvantno-akceleriranim cloud platformama.
- Senzori i navigacija: Naši telefoni i vozila bi jednog dana mogli sadržati kvantne žiroskope i akcelerometre, omogućavajući ultra-preciznu navigaciju čak i kada GPS nije dostupan. Kvantni gravitacioni senzori mogli bi da skeniraju podzemlje u potrazi za mineralima ili da prate vulkane i rasede detektujući promene gustine. Možda ćemo čak imati nosive uređaje koji koriste kvantne senzore za neinvazivno praćenje našeg zdravlja.
- Energija i industrija: Kvantni materijali poput superprovodnika na visokim temperaturama mogli bi da revolucionizuju električnu mrežu i transport sa vodovima bez gubitaka, efikasnom magnetnom levitacijom i boljim baterijama (kvantno računarstvo se već koristi za potragu za poboljšanom hemijom baterija time.com). Industrijski procesi mogli bi imati koristi od kvantno-optimizovanih dizajna i katalizatora.
Ukratko, kvantni inženjering je na pragu da postane osnova tehnologije 21. veka, baš kao što su klasična elektronika i tehnologija to bile u 20. veku. Kako se ova otkrića nastavljaju ubrzanim tempom, približavaju nas budućnosti u kojoj kvantni uređaji rešavaju važne probleme, štite naše podatke i otkrivaju dublje istine o univerzumu. Ovo je uzbudljivo vreme na granici nauke – kvantna budućnost više nije spekulacija, ona se upravo sada inženjerski ostvaruje, jedno otkriće za drugim.
Izvori:
- Google Quantum AI – Hartmut Neven, „Upoznajte Willow, naš najnapredniji kvantni čip,” Google Blog (decembar 2024) blog.google.
- Univerzitet Kalifornije, Santa Barbara – Sonia Fernandez, „Stvorili smo novo stanje materije: Novi topološki kvantni procesor predstavlja proboj u računarstvu,” (20. februar 2025) universityofcalifornia.edu.
- Severozapadni univerzitet – Amanda Morris, „Prva demonstracija kvantne teleportacije preko zauzetih internet kablova,” (20. decembar 2024) news.northwestern.edu.
- Deutsche Telekom T-Labs – Verena Fulde, „Proboj za kvantni internet – iz laboratorije u stvarni svet,” (15. april 2025) telekom.com.
- Forschungszentrum Jülich – Saopštenje za medije, „Kvantni senzor za atomski svet,” (1. avgust 2024) fz-juelich.de.
- Oak Ridge Nacionalna laboratorija – Mark Alewine, „Istraživači otkrivaju kvantnu prednost koja može unaprediti buduće uređaje za detekciju,” ORNL News (16. oktobar 2024) ornl.gov.
- Univerzitet Kornel – „Proboj identifikuje novo stanje topološke kvantne materije,” Cornell Chronicle (10. jul 2023) physics.cornell.edu.
- Univerzitet Čikago PME – „Svetski dan kvantne fizike 2024: Najnovija dostignuća u kvantnoj nauci i tehnologiji,” (12. april 2024) pme.uchicago.edu.
- Time Magazin – Vimal Kapur & Rajeeb Hazra, „Kvantna era je već počela,” (septembar 2024) time.com.
- Nature/ACS Publications – Dokazi koji opovrgavaju tvrdnju o LK-99 superprovodnosti na sobnoj temperaturi (2023) lens.monash.edu.
