Simulazio kuantikoaren arteari esker fenomeno helezinak azter daitezke
Enrique Solano-k (Lima, 1964), oraintsu argitaratu du ‘Dirac ekuazioaren simulazio kuantikoa’ izeneko artikulua Nature aldizkari ospetsuan. R. Gerritsma, G. Kirchmair, F. Zähringer, R. Blatt eta C.F. Roos. ikerlariek osatzen duten Innsbruckeko (Austria) Fisika Institutuaren taldearekin batera zuzendu du Solanok proiektu hau. Nahiz eta simulazioaren arloak “fenomeno helezinak” ikertzeko aukera emango duen “inoiz esploratutako” aukerez jositako mundua ireki, Solanok badaki sekula ere kalkulatzeko gai izango ez den zerbait badagoela: bere jakin-mina. “Amaigabea da”, baieztatzen du.
Nazioarteko adituek zure lana “Fisikaren arloan urrats oso garrantzitsu” gisa deskribatu dute. Nola jaso duzue albistea?
Atsegin handia eman digu gure lanak nazioarteko erkidego zientifikoan izan duen harrera onak. Nature aldizkariak ez ohi ditu gaiak ixten dituzten amaierako emaitzak argitaratzen, ikerketa-lerro berriak irekitzen dituztenak baizik. Hala eta guztiz ere, artikulu bat onartzeko baldintzetako bat originaltasuna eta eragin handia izatea da, hots, erkidego zientifikoari ezagutza berria eta adierazgarria ematea. Beraz, atsegingarria da gure ikerketa “mugarritzat” jotzea. Hala ere, eszeptikoa izatea lan zientifikoaren parte da; hortaz, goraipamenetan larregi ez sinisten eta etengabeko autokritikaz gehiago fidatzen saiatzen naiz. Lehen pausua ematearekin konformatzen gara eta asko gehiago ematea nahi dugu.
Zertan datza ‘Dirac ekuazioaren simulazio kuantikoa’ artikulua?
Gure lan teoriko eta esperimentalak itxuraz bateraezinak ziren gai bi batu ditu: joan den mendeko 30ko hamarkadako fisika kuantiko erlatibista –fisikaren urrezko aro bat− eta punta-puntako teknologia duen optika kuantikoa. Atomoen konfinamendu-teknikaren bidez (atomoak laserrekin harrapatu eta geldiarazten dira), sistema fisiko batek beste baten portaera kuantikoa simula dezan lortu dugu. Zehazki, atomo konfinatu batek ia argiaren abiaduran higitu eta, muga teknikoak medio, sekula behatu ezin izan den partikula kuantiko erlatibista baten antzeko dinamika eskuratzea lortu dugu. Simulazioa antzerki kuantiko bat da, eta bertan gizakiarentzat eskuraezinak diren Izadiaren eguneroko fenomenoak antzezten dira. Nola lortu ia argiaren abiadurara bidaiatzen duen elektroi bat jarraitzea? Eta nola egiaztatu oszilatu edo lerro zuzena egiten duen? Simulazio kuantikoak guk manipula eta kontrola dezakegun antzeko fisika eskura izateko aukera ematen digu.
Eta zer da Dirac ekuazioa?
XX. mendeko fisikarien nagusienetarikoak, Paul Dirac Nobel Sariak, 1928. urtean lehen aldiz proposatu zuen fisika kuantiko eta erlatibitate bereziaren eskakizunak modu egokian bateratzen zituen ekuazio dinamiko bat. Honen ondorioz, Erwin Schrödinger fisikari alemaniarrak handik bi urtetara iragarri zuen abiadura handian higitzen ziren partikulak lerro zuzen bat jarraitu beharrean, modu helikoidalean mugituko zirela. Oszilazio honi ‘Zitterbewegung’ esaten zaio, alemanez ‘higidura bibrakorra’. Schrödinger-ek higidura horren anplitudea atomo baten nukleoa baino txikiagoa eta haren frekuentzia argi ikusgaiarena baino milioika aldiz handiagoa dela aurkitu zuen; beraz, oraingoz ez dago hori neur dezakeen teknologiarik. Denborak aurrera egin ahala, ‘Zitterbewegung’ delakoa badirudi inor ere ez neurtzeko gai izan den, ezta saiatu ere, testuliburuko hausnarketa teoriko gisa irudikatu zen. Helezintasun hurak piztu zidan jakin-mina eta erronka horrek bultzatu ninduen Dirac ekuazioaren simulazio kuantiko posiblea eta haren iragarpenak ikastera. Lan teorikoa jakintza-alor anitzeko talde alemaniar eta espainiar batekin batera egin nuen. Ikasketa tekniko eta teoriko sakona egin ondoren, Innsbruck-eko kideei Euskal Herrian gurekin elkarlanean aritzea proposatu nien, Dirac ekuazioaren simulazio kuantikoaren ereduak punta-puntako laborategietara eroateko.
Zer aplikazio ditu simulazio kuantikoak eguneroko bizitzan?
Ezagutzen ez diren gaien efektu fisikoak ez ezik, teknikoki ezagutu ezin daitezkeen gaienak ere erreproduzitzeko aukera ematen du simulazio kuantikoak. Demagun gai bat birdiseinatu nahi dugula haren molekula bakoitzari protoi bat gehituz. Hori ezin dugu modu hutsalean egin. Trilioika atomoz mintzatzen ari gara. Inbertsio handiaz gain, ikertzen urte asko eman beharko genituzke. Hori dela eta, simulazio kuantikora jotzen dugu: askoz merkeago diren prototipoetatik abiaturik, emaitza indartsuagoak lor ditzakegu (adibidez, gai bati protoi bat gehitzen badiogu, kolorez aldatu edo azalarentzako kaltegarri bihurtuko litzateke). Gainera, antza denez, datozen urteetan inoiz ezagutu ez diren emaitzak sortuko dituzten simulazio askoz konplexuagoak egingo dira.
Zein da ordenagailuen eginkizuna?
Simulazio konbentzional askok ordenagailua erabiltzen dute, baina hauek mugatuta daude. Esaterako, munduko ordenagailu guztien memoria ez litzateke nahikoa izango 100 atomoen eboluzio konplexua kalkulatzeko. Nahiz eta gure teknologiaz harro egon, egia esan, ordenagailu konbentzionalak ez dira gai problema fisiko garrantzitsu asko ebazteko. Richard Feynman Fisikako Nobel Sariak esan bezala: “utz dezagun Naturak guk kalkulatu ezin duguna kalkula dezan”. Neuri dagokidanez, Feynman-en ametsa egi bihurtzea izugarri gustatuko litzaidake, eta erreakzio kimiko edo nuklearren simulazio kuantikoak aztertzea eta gauzatuta ikustea nahi dut, baita portaera genetiko eta nuklearrena ere.
2008ko maiatzetik hona, Ikerbasqueko ikertzaile-lanetan ari zara Euskal Herriko Unibertsitateko (UPV/EHU) Zientzia eta Teknologia Fakultatean, Kimika/Fisika sailean. Zerk erakarri zintuen Euskal Herrira?
Euskal Herrian izen handiko ikertzaileak daude, baina oraindik ez dago mundu mailako erdigune zientifiko bihurtzeko masa kritiko adina. Zentzu horretan, ahalegin politiko eta ekonomiko ikaragarria egiten ari da zientzia sustatu eta haziarazteko, goi mailako ikerketa-taldeen eraketaren bidez. Badaude teknologia eta ikerketa aurreratuagoa duten herrialdeen antzeko ikerketa-proiektuei laguntzeko finantza-sostengurako hainbat programa. Euskal Herriko Unibertsitatean kokatu nintzen momentutik, hainbat europar proiektu irabazi ditugu, eta estatu mailan, Informazio Kuantikoan eta Mikrouhin eta Qubit Supereroaleen Teknologia Kuantikoetan aintzindari gara. Halaber, Ikerbasquek eskaintza interesgarria egin zidan ikerketa-talde bat independentzia eta babes osoz eratzeko, atseginez onartu nuen eskaintza, alegia. Ikerbasque Fundazioak ebaluaziorako nazioarteko estandarrak erabiltzeaz gain, ikerketa Euskal Herriko Unibertsitateak emandako askatasun eta laguntzarekin garatzeko erraztasun guztiak eskaintzen ditu. Sistema akademikoa arras ezarrita dauden herrialdeetan, ozta-ozta alda daiteke ezer, ikerketa-lerroak oso markatuta baitaude. Hemen desberdina da, gure iritziak baduelako zeresanik eta hori lagungarria da. Bestalde, erronkak atsegin ditut. Frustrazioa ez da baliabide edo intentzio ezaren ondorioa, gure muga intelektualena baizik eta hauek dira guztien aurkari bakarrak. Ez zaizkit gustatzen eginda eta murtxikatuta dauden gauzak, ziur aski, guztia larregi kostatzen duen eta gaitasuna nahikoa ez den tokian jaio naizelako.
Konpartitu:
