Nobelisti David J. Wineland intervistë për Klan Kosovën

Merret me gjënë më të vogël për të marrë përgjigjen më të madhe.

Përveç përgjigjeve, pse jo edhe gjetjen e zgjidhjeve e shpjegimeve si nënprodukte?

Buzëqeshja që s’i shqitet nga fytyra të shtyn të mendosh për zbavitjen që ai e ndien kur dëgjon llafin midis materies dhe dritës.

Fjala është për mysafirin e KultOrës dhe Klan Kosovës, fizikanin amerikan David J. Wineland, i cili fitoi Çmimin Nobel në Fizikë në vitin 2012, përkrah Serge Haroche-s, me motivacionin për “metodat novatore eksperimentale që mundësojnë matjen dhe manipulimin e sistemeve individuale kuantike”. Ndaras nga njëri-tjetri, ata arritën të bllokojnë grimcat duke ruajtur vetitë e tyre kuantike.

Wineland zhvilloi teknika për izolimin e joneve të ftohta, gjë që mundësoi studimin e gjendjes së tyre të brendshme, përfshirë nivelet e energjisë të elektroneve. Deri në atë kohë, krijimi dhe manipulimi eksperimental i gjendjeve individuale kuantike ishte i paarritshëm, për shkak të brishtësisë së tyre gjatë ndërveprimit me mjedisin.

Teknikat e ftohjes me lazer ishin kyçe për të mbajtur jonet të izoluara gjatë eksperimenteve, gjë që kishte qenë vetëm teori deri në atë moment.

Wineland dhe kolegët e tij në Institutin Kombëtar të Standardeve dhe Teknologjisë zhvilluan metoda për të vëzhguar fenomene kuantike duke përdorur grimca individuale drite, ose fotone. Puna e tyre ka mundësuar studimin dhe manipulimin e këtyre grimcave pa i dëmtuar, duke hedhur themelet për ndërtimin e superkompjuterëve kuantikë dhe për orët atomike që matin kohën me saktësi shumëfish më të lartë se ato të mëparshmet.

Kompjuterët kuantikë funksionojnë me parimet e mekanikës kuantike si “mbivendosja” dhe “ngatërrimi” për t’i bërë llogaritë, e që ua mundëson zgjidhjen e problemeve shumë më shpejt se sa kompjuterët aktualë. Andaj, një gjë e tillë duket të jetë ogur i mirë në çdo fushë shkencore që do t’i përdoret këta kompjuterë për të avancuar me zbulime, krijime, shpikje e me radhë.

Na flisni për qasjen tuaj në të hulumtuar? Ç’ju ka frymëzuar nga fizika eksperimentale apo vrojtimet e botës reale?

Kur kam qenë fëmijë, gjithmonë më kanë pëlqyer gjërat mekanike. Së pari ishin aeroplanët modele. Kur isha në shkollë të mesme, ishin veturat dhe motoçikletat. Gjithmonë nëpër duar jam marrë me ato lloje gjërash. Edhe pse e nisa shkollimin pasuniversitar si teoricien, unë shikoja përreth se çfarë eksperimentesh po zhvilloheshin, dhe kjo gjë filloi të më tërhiqte. Ky kishte qenë frymëzimi im për fizikën eksperimentale.

Si fizikan që merreni me të dyja, si jua afekton përshtypjen mbi ekzistencën çështja e madhësisë – nga universi te jonet?

Epo, nuk kam ndonjë urti filozofike në lidhje me këtë. Është gjë e mrekullueshme. Universi ynë është i mrekullueshëm, dhe e çmoj këtë gjë. Por nuk kam ndonjë mendim të thellë për këtë.

Mund të na shpjegoni informatën kuantike dhe orët atomike? Na flisni pak për fascinimin tuaj me to.

Po filloj njëherë me orët. Në fakt, disertacionin e pata kryer duke ndërtuar një maser atomik me deuterium, i cili është si një lazer, por që përdor frekuenca me bazë mikrovalësh. Ideja e një ore atomike është mjaft e thjeshtë. Ideja jonë klasike e elektronit që rrotullohet rreth një atomi funksionon mirë sa i përket orës. Në thelb, e gjithë çfarë përpiqemi të bëjmë është të matim oscilimin e elektronit. Zakonisht, në vend që ta vëzhgojmë emetimin, të paktën në shumë raste, përpiqemi ta stimulojmë atë elektron ose nivelin e energjisë. Dhe, kur oscilatori ynë është i harmonizuar me probabilitetin maksimal për të stimuluar oscilatorin, atëherë e dimë se oscilatori ynë është i lidhur me frekuencën e atomit. Kjo frekuencë është ajo që duhet ta shqyrtojmë për zhvendosjet sistematike, por zakonisht mundemi t’i përpunojmë, t’i eliminojmë ose t’i kuptojmë, dhe në këtë mënyrë krijohet ideja se nga vjen standardi. Çdo atom i një lloji të caktuar do të jetë i njëjtë kudo në univers. Prandaj, kjo na lejon të themi se kemi një standard universal të kohës duke i vëzhguar oscilimet në atome.

Po informatat kuantike?

Pra, po, kjo është, e dini, njerëzit ndjekin kurse semestrale për të mësuar për këtë, por ideja bazë këtu është që ne, në vend që të mendojmë për oscilimet në atom, duam të flasim për nivelet e energjisë dhe për shembull, nëse mund të izolojmë dy nivele energjie në një atom, mund ta etiketojmë nivelin më të ulët të energjisë si zero dhe nivelin më të lartë të energjisë si një. Dhe kështu mund të bëjmë që atomet ose sisteme të tjera kuantike të përfaqësojnë bitë, por ajo që është interesante për atomet krahasuar me… e dimë që ato mund të ekzistojnë në gjendje mbivendosjeje. Dhe, ajo që është interesante për këtë është, për shembull, një atom mund të jetë njëkohësisht zero dhe një, që është diçka e çuditshme, sepse mund ta vëmë në një gjendje mbivendosjeje ku një atom i vetëm është njëkohësisht zero dhe një. Kjo tingëllon e pakuptimtë në botën tonë klasike, por kjo është ajo për të cilën po flisnim. Dhe, arsyeja pse kjo është interesante është nëse mendojmë se si informacioni rritet. Supozoni që kemi dy bitë, pastaj një regjistër klasik do të ishte, për shembull, zero dhe një, por në bitët tanë kuantikë, mund të kemi një mbivendosje të 00, 01, 10 dhe 11 njëkohësisht. Ku bëhet interesante është se ndërsa shtojmë më shumë dhe më shumë bite, shkallëzimi rritet eksponencialisht. Një shembull i mirë është që me disa qindra bitë kuantikë, mund të ruajmë më shumë informacion sesa po të merrnim gjithë gjënë në një kompjuter klasik. Por natyrisht, kjo nuk do të thotë që mund ta ndajmë gjithë atë informacion menjëherë, sepse ato janë në këtë gjendje mbivendosjeje dhe ne duhet të mendojmë se si mund të marrim informacion nga këto gjendje mbivendosjeje.

Aplikimet e punës suaj në në botën reale, në fusha si kozmologjia, teknologjia, interneti e me radhë? Çfarë mund të bëjë një kompjuter kuantik? Si pritet të ndryshojë kjo jetët tona?

Një nga shembujt kryesorë është që, së pari, nuk jemi ende në një nivel praktik ku do ta zëvendësonim kompjuterin klasik, por nuk duket se ka ndonjë problem për ta bërë këtë. Pra, në thelb, të paktën për sa u përket problemeve themelore, ekzistojnë shumë probleme teknike, por ky shkallëzim eksponencial të cilin e marrim në lidhje me informacionin është ajo që na jep dy në fuqi të dy biteve për të punuar me to njëkohësisht nëse kemi një gjendje mbivendosjeje të n bitëve, ose n kjubitëve. Ky është një koncept i çuditshëm, por kjo është bota ku po jetojmë, duke pasur parasysh gjendjet e mbivendosjeve. Tani, kur bëjmë një matje përfundimtare në sistem, do të marrim vetëm një numër. Nëse është një regjistër me n bite, do të marrim zero dhe një në një renditje të caktuar kur të masim sistemin. Pra, ne duhet të jetojmë me këtë. Por, në të vërtetë, ende mund të krijojë probleme shumë interesante dhe të ndërlikuara para se ta lexojmë atë. Në fakt, një nga arsyet kryesore që mund të ketë nxitur zhvillimin e kompjuterëve kuantikë ishte që një matematikan, Peter Schor, arriti në një algoritëm ku tha se nëse mund të bëheshin këto operacione kuantike, do të mund të faktorizoheshin numra të mëdhenj në mënyrë efikase. Dhe, kjo do të thotë, për audiencën më të re, se nëse ke një numër të madh, ai është produkt i dy numrave më të vegjël, mund ta gjesh produktin nëse mund të bësh faktorizimin.

Peter Schor erdhi me një algoritëm që është shumë efikas për faktorizimin, ndërsa për numrat shumë të mëdhenj klasikë është e pamundur. Por kjo është ajo që siguron sigurinë e sistemit më të zakonshëm të enkriptimit. Pra, nëse qeveria do të kishte një kompjuter kuantik, ata mund të zbërthenin shumicën e mesazheve sekrete, por ne sigurisht nuk jemi ende në atë nivel. Pra, duhet të them gjithashtu, si fizikanë, ajo që shohim është që faktorizimi është një problem interesant, porse është një problem i veçantë. Dhe mendoj se ajo që shpresojmë të arrijmë me kompjuterët kuantikë është që të mund të zgjidhim sisteme fizike të ndërlikuara ku sistemet janë shpesh në gjendje mbivendosjeje. Dhe, të programosh këtë në një kompjuter klasik bëhet gjithnjë e më e vështirë ndërsa numri i elektroneve ose biteve që kemi në sistemin tonë rritet.

Sigurisht, ky është thjesht interesi im personal, por mendoj se ajo që duhej thënë është se një shembull që nuk është kaq i paarritshëm është se nëse mund ta bëjmë kompjuterin tonë kuantik më të madh dhe më të madh, atëherë duhet të jemi në gjendje të zgjidhim probleme si, për shembull, nëse do të kishim një molekulë të ndërlikuar që do të donim ta përdornim në terapinë mjekësore, mund ta testonim veprimin e saj në një kompjuter kuantik pa pasur nevojë ta sintetizojmë atë në laborator. Ky është një problem real ku kompjuterët kuantikë mund të ndihmojnë vërtet.

Me evoluimin e Inteligjencës Artificiale, çfarë roli do të luajë kompjutimi kuantik në rritjen e aftësive dhe kapaciteteve të kësaj të parës?

Po pyesni personin e gabuar. Kam vetëm njohuri bazike për inteligjencën artificiale, por padyshim që ajo është pjesë e lojës dhe do të përfshihet. Nëse arrijmë të krijojmë kompjuterë kuantikë të vërtetë, jam i sigurt se IA-ja do të integrohet në ta.

Cilat janë leverditë e matjes së përmirësuar të kohës?

Sigurisht, interesi kryesor është navigimi. Për shembull, satelitët e sistemit global të pozicionimit (GPS) kanë orë atomike të vogla. Kjo ndihmon për pozicionim, pasi kemi orë të sakta që mund të masin kohën e fluturimit të fotoneve nga burimi, nga toka deri te sateliti. Kjo na mundëson të përcaktojmë pozicionin me saktësi të lartë. Pra, do të thosha që një nga aplikimet kryesore të orëve është navigimi, dhe ka qenë kështu për shekuj me radhë. Sigurisht, navigimi ka arritur nivele shumë më të larta saktësie falë orëve atomike të ditëve të sotme.

 Sa i përket definimit të standardeve të kohës, kur do t’i zëvendësojne orët optike ato me cezium?

Dihet që standardi i ceziumit ka qenë standardi i përcaktuar që nga fillimi i viteve ’60. Ka disa orë optike që janë më të mira për sa i përket performancës. Por mendoj se nuk e kemi ndryshuar ende definicionin. Disa njerëz duan ta ndryshojnë definicionin, por mendoj se, për shumicën e përdorimeve praktike, nuk ka nevojë të bëhet ndonjë ndryshim. Standardi i ceziumit është plotësisht i mjaftueshëm. Një tjetër çështje është se nëse do të zgjidhnim ndonjë atom më të mirë, një orë atomike që bazohet në lazer, nëse do të përdornim një definicion bazuar në oscilimet në një atom apo molekulë të caktuar, mund të ketë ndonjë më të mirë vitin tjetër. Dhe kështu, nuk mund ta ndryshojmë definicionin vazhdimisht. Prandaj, mendoj se ndoshta do të ketë ndryshime, por gjithmonë do të jetë një cak në lëvizje, do të thosha, pasi standardet do të miratohen. Por ka kuptim që tani, kur disa orë optike janë shumë më të sakta se standardi i ceziumit, ndoshta do të ndodhë një ditë. Dhe pastaj, ekzistojnë një sërë sistemesh që mund të funksionojnë. Pra, mendoj se njerëzit që merren me standardet, në krejt botën, kanë të drejtë që nuk marrin një vendim të shpejtë. Sepse, në fund të fundit, nuk ka shumë vlerë praktike akoma, por natyrisht, duam orën më të mirë për navigim dhe për gjëra të tilla. Pra, ndoshta do të ndodhë. Por, ky nuk është një problem i fizikës, është më shumë një problem i politikës.

Si e perceptoni kohën shkencërisht dhe personalisht? A ndryshon perceptimi juaj i kohës si shkencëtar nga ai, ta zëmë si familjar, si njeri?

Epo, ndoshta kam një pikëpamje shumë të thjeshtuar, por do të thosha se jo, nuk ndryshon. Do të thosha se, në thelb, e përdorim kohën për të krijuar një rend ngjarjesh dhe për t’i etiketuar ato. Dhe, do të thosha se edhe për problemet për të cilat punojmë në lidhje me orët tona atomike, vlen e njëjta. Pra, ideja themelore e kohës, nuk mendoj se ngërthen ndonjë koncept të sofistikuar për kohën në atomet dhe jonet e vogla që i përdorim, e që nuk vjen më ndryshe nga përvoja jonë e përditshmërisë me orët tona të murit apo ato të dorës.

Cilat janë sfidat në të bërit kompjuterët kuantikë praktikë?

Pikë së pari, ekzistojnë disa sisteme. Një mundësi është të përdoren atomet, aparaturat që përdoren për orët. Pastaj, padyshim, një fushë e madhe janë kjubitët superpërçues. Dhe, do të thosha, nuk ka ende një fitues të qartë, por ekzistojnë shumë mundësi interesante. Ama, për t’iu përgjigjur më drejtpërdrejt pyetjes suaj, mendoj se ne e dimë si të bëjmë kompjuterë kuantikë, por, është një problem praktik për të zgjidhur ndikimet mjedisore që mund të dëmtojnë frekuencat dhe nivelet e energjisë së kjubitëve. Pra, është thjesht një çështje e zgjidhjes së këtyre problemeve praktike. Ndoshta po e theksoj më shumë se ç’duhet, por tani mendoj se e kemi një ide shumë të mirë se si të bëjmë një kompjuter kuantik dhe tani është çështje e heqjes qafe të këtyre problemeve praktike.

Cila është lidhja midis suksesit dhe të shijuarit? Sa është e rëndësishme të shijosh rrugëtimin drejt suksesit?

Edhe kur isha nxënës, edhe kur isha fëmijë i vogël, më pëlqente matematika. Dhe pastaj kur fillova, mendoj se pika e vërtetë e kthesës ishte kur ndoqa orën e parë të matematikës në shkollën e mesme. Për mua qe vërtet interesante se si matematika relativisht e thjeshtë mund të përshkruante shumë nga gjërat që ne përjetonim. Pra, thjesht, ajo pjesë si e vetme më pati emocionuar. Natyrisht, tani nëse mund të krijojmë kompjuterë kuantikë më të avancuar, kjo të ketë shumë ndikime sociale gjithashtu, mendoj.

E keni cekur që keni pasur një lidhje të vështirë me humanitetet. Kanë ndryshuar gjërat me kalimin e viteve?

Do të thosha që ende më pëlqen të lexoj letërsi. Mirëpo, por nuk mundohem ta shoh shumë filozofikisht. Thjesht më pëlqejnë librat për shkak të tregimeve dhe personazheve, ama nuk e shoh si pjesë të punës sime, por si një pushim të këndshëm nga fizika dhe mendimi për matematikën.

Cilët autorë e cilat rrëfime i preferoni?

Oh, nuk di nëse kam ndonjë specifik. Kam pasur disa autorë të preferuar kur kthehem pas te njerëz si Nathaniel Hawthorne. Sa isha në kolegj, më pëlqente F. Scott Fitzgerald, dhe i pata lexuar të gjithë librat e tij, po ashtu edhe Ernest Hemingway. Pra, këta janë ata që më pëlqenin kur isha në kolegj. Më pëlqente t’i lexoja ata për relaksim dhe kështu me radhë.

Ju frymëzon arti të mendoni kreativisht në fizikë?

Ndoshta… por nuk mund ta bëj një lidhje të drejtpërdrejtë mes tyre në të vërtetë. Nuk është se kam ndonjë filozofi të madhe për këtë. Mendoj se leximi i librave ose shëtitjet në natyrë, sidomos për fizikanët eksperimentalë, sepse u bie të punojnë me orë të tëra në laborator, andaj duhet të largohen për pak kohë nga aty. Kështu duhet të bëni diçka krejtësisht ndryshe. Për mua kjo gjë gjithmonë ka qenë leximi i librave ose ngasja e biçikletës.

Misioni human në rropatjet shkencore

Jo, jo, jo, mendoj se duhet të jemi shumë të ndërgjegjshëm për pasojat shoqërore të asaj me të  cilën punojmë, e di. Mendoj se, njerëzit shqetësohen për gjëra jorealistike ku ndoshta ndonjë person i keq do të marrë një kompjuter të madh kuantik dhe do të shkaktojë kaos në botë. Por,dyshoj shumë se kjo do të ndodhë. Prandaj mendoj që nuk duhet të frenojmë. Gjithsesi, duhet të jemi të kujdesshëm se si e përdorim shkencën tonë. Një shembull i mirë për këtë është bomba atomike, në të cilën qe përdorur fizikë tejet interesante, por e cila gjithashtu ka pasur ndikim të madh shoqëror. Kështu që duhet të jemi të vetëdijshëm për këtë. Por nuk është se kam parë ndonjë problem të menjëhershëm ku dikush mund të krijojë një makinë të madhe të inteligjencës artificiale e cila mendon si një njeri, e që mund të sjellë pasoja serioze shoqërore. Por nuk mendoj se duhet të përqendrohemi edhe aq shumë në këtë problem për momentin.

Ju karakterizon një sens i hollë humori. Pse shkencëtari “duhet” të ketë/gjejë edhe humor?

Oh, ndoshta tingëllon klishe kur e them, por mendoj se, nuk duhet të jeni tejet serioz në atë që bëni, sepse nuk do të jetë shumë argëtuese. Kështu, duhet t’i ikni kësaj. Ta zëmë, t’u ikni detajeve të një projekti të fizikës, pra duhet ta keni vullnetin t’u largoheni nganjëherë. Shpesh mënyra më e mire për ta bërë këtë është me miqtë. Para se të vija në Oregon, miqtë e mi dhe unë ngisnim biçikletat dhe bënim udhëtime për t’u larguar nga mendimi për fizikën, e gjëra të tilla. Pra, mendoj se kjo është një pjesë e rëndësishme e karrierës së dikujt, që të mos ngujoheni së tepërmi në një problem që po punoni ta zgjidhni.

Këshilla juaj për shkencëtarët ambiciozë që vijnë nga vendet e vogla si Kosova

E kuptoj që një gjë e tillë mund të paraqesë problem. Mendoj se kam qenë mjaft fatlum që jam rritur në Shtetet e Bashkuara ku ekzistojnë shumë mundësi. Por, njerëzit që i njoh që vijnë nga prapavija relativisht të disavantazhuara, nga shtete të ndryshme. Mendoj se ata u bënë të suksesshëm sepse kishte një vend për ta si shkencëtarë, dhe ndoshta nuk do të kishin një punë ideale në vendin e tyre, por gjithmonë do të ketë një vend për ata që e ndjekin atë që duan, dhe që janë në nivele të larta në fushën që kanë zgjedhur. Unë për vete kam pasur kënaqësinë ta bëj këtë. Dhe po, për çdo shkencëtar të ri që është duke dëgjuar këtë, unë ju inkurajoj të vazhdoni, do të keni ulje dhe ngritje gjatë rrugës. Por nëse ju pëlqen, do t’ia dilni shumë mirë, mendoj.