Konputazioaren eremuan esparru klasikoaren eta kuantikoaren arteko lotura lortzea da erronkarik garrantzitsuenetako bat; tradizioaren eta berrikuntzaren arteko elkarrizketa sendotzea. Zubia eraikitzeko lanean ari dira Nanoguneko Siesta proiektuan. Materialen eskala nanometrikoko jokaera aztertzeko gehien erabilitako kodea da, eta, orain, konputazio klasikoa eta konputazio kuantikoa uztartzeko erabili nahi dute.
Hainbat hamarkadatan, zientziak ordenagailu «klasikoak» erabili ditu naturaren simulazioak egiteko: eredu matematikoak eta algoritmoak erabiltzen ditu sistema fisiko, biologiko eta sozialen portaera erreproduzitzeko eta iragartzeko. Kalkulurik errazenak egiteko, ekipo konbentzionalak erabiltzen dira, baina kalkulurik konplexuenetarako ordenagailu kuantikoa behar da. Donostian IBMk duen System Two ordenagailu kuantikoarekin lan egin dute ikertzaileek Siesta programa garatzeko.
Metalezko kutxa handi batean gordeta daude loop supereroaleak, eta barneko egitura konplexuan barna mugitzen diren mikrouhin pultsuak; pultsuen bidez kontrolatzen da ordenagailuaren egoera kuantikoa. Teknologia hori martxan jartzeko, kode espezializatuak erabiltzen dira, eta horietako bat da Siesta. Emilio Artacho Ikerbasqueko ikertzaileak beste hiru lankiderekin batera sortu zuen programa, 1996an, baina ez zuen «inoiz ere» imajinatu ordenagailu kuantikoetan erabiliko zela: «Hasierako printzipioen kalkuluak egin ahal izateko programa bat sortzea zen asmoa; hau da, fisika kuantikotik, mekanika kuantikotik eta oinarrizko ekuazioetatik hasita».
Mekanika kuantikoa
Siesta programak hurbilketa bat balitz bezala funtzionatzen du, Artachok azaldu duenez: egoera batzuetan erantzunari hurbiltzen zaio, eta beste batzuetan ikertzaileek programa zuzendaritza zehatzaren bidez zuzendu behar dute. «Eta hor, sistema horiei heltzeko aukera ematen digute ordenagailu kuantikoek. Orain, orduan baino askoz hobeto hurbildu ahal izatea da asmoa», azaldu du Artachok.
Ordenagailu klasikoen eta kuantikoen arkitekturak eta printzipio fisikoak erabat desberdinak dira, eta horregatik ezin dituzte kode berak erabili. Hala ere, ezinbestekoa izango da bi sistemek elkarlanean jardutea: aurrerantzean ere, ordenagailuak kalkulu jakin batzuetarako erabiliko dira, baina ordenagailu kuantikoen bidez, gaur egun eskuraezinak diren zati espezifikoak ebatzi ahal izango dituzte. Horretarako, informazioa bi inguruneen artean itzuli eta transferitzeko gai diren tresnak garatu behar dira. Ildo horretan, Yann Pouillon Nanoguneko ikertzailea lanean ari da Siesta programa ordenagailu kuantikoetan ere erabili ahal izateko: «Ordenagailu kuantikoak milaka prozesadore ditu. Mekanika kuantikoari esker, molekula baten edo materiaren propietateak deskriba ditzakegu».
Elektroien eta materiaren nukleoen portaera aztertzen lagun dezake softwareak. Baina ez hori bakarrik: aukera ematen du DNA zatiak, botikak eta baita planeten barruan dagoen materia ere ikertzeko. «Azkenean, materia mota hori elektroiek eta nukleoek osatzen dute, eta fisika kuantikoaren legeen arabera jokatzen dute. Beraz, Siesta proiektuarekin elektroi eta nukleo horien portaera ordenagailuan simulatzeko modu bat da, horiek baitira materia horren propietateak definitzen dituztenak», gaineratu du Artachok.
Simulazio horiek egiteko, osagaien zerrenda aldatu egiten da, baina beti dago presente molekula txikiren bat, Pouillonek adierazi duenez: «Baina, oro har, interes zientifiko edo industrialeko arazoek ordenagailu dezente handiagoak behar dituzte molekula horiekin lan egiteko». Baina molekula horiek ez dira beti txintxoak, Puillonek zehaztu duenez: «Material edo molekula batzuk ongi portatzen dira behar ditugun hurbilketak egiteko orduan. Beste batzuk, ordea, ez».
«Azkenean, materia mota hori elektroiek eta nukleoek osatzen dute, eta fisika kuantikoaren legeen arabera jokatzen dute. Beraz, Siesta proiektuarekin elektroi eta nukleo horien portaera ordenagailuan simulatzeko modu bat da, horiek baitira materia horren propietateak definitzen dituztenak»
EMILIO ARTACHO Ikerbasqueko ikertzailea
Ikerlariak ezkontza baten adibidearekin azaldu du egoera; ezkontza batean bost eta hamar pertsona artean badaude, ez da hain zaila mahaiak antolatzea jende guztia pozik egon dadin. Baina ehun eta berrehun gonbidatu artean badaude, mahai guztiak antolatzea amesgaiztoa izan daiteke. «Elektroiekin gauza bera gertatzen da. Halako batetik aurrera, ordenagailu klasikoek ezin dituzte hainbeste interakzio kudeatu, eta gauzak egiteko beste metodo batzuk pentsatu behar dira. Horretarako, lagungarriak dira ordenagailu kuantikoak», azaldu du Puillonek.
Baina ordenagailu bakoitzak hizkuntza batean hitz egiten du, Pouillonek adierazi duenez: «Ordenagailu kuantikoari ordenagailu klasikotik datorren informazioa ulertzeko aukera ematea izan da erronka nagusia». Itzultzaile lanak egiten duten hainbat lantalderekin ari dira lanean; ingeniariak, diseinatzaileak eta zientzialariak elkartzen dira, besteak beste: «Gizakien arteko elkarlana ere badago, ez ordenagailuen artekoa bakarrik!». Beraz bi ordenagailuek elkarrekin dihardute; kalkulu batzuk klasikoan egiten dira, eta gero kuantikora bidaltzen dira. «Beraz, ziklo bateko prozesu interaktiboa da. Informazioa batetik bestera doa, eta bien arteko komunikazioa etengabekoa da, ikerlarion esku hartzerik gabe, noski», azaldu du Artachok.
IBMren ordenagailua
Pouillonen helburua plataforma hibrido klasiko kuantikoa lortzea da, eta Siesta erabiltzea bien arteko zubi gisa, mundu klasikoa eta kuantikoa eraginkortasunez konektatuz. Hibridazio horri esker, komunitate zientifikoak eta enpresek modu «irisgarriago» batean erabili ahal izango dute IBM-Euskadi Quantum Computational Center ordenagailua, ikertzailearen ustez: «Epe luzera begira, ordenagailu kuantikoa ohiko ordenagailuetako txartel grafikoak bezala erabiltzea izango litzateke egokiena».
Artachok esan du «zorte handia» dela ordenagailu kuantikoarekin lan egin ahal izatea, eta nazioarteko lankidetzari esker simulagailuen metodoak garatzen ari direla: «Simulagailu batekin, kalkulu kuantikoak nola jokatu beharko lukeen adierazten duten erreferentziazko datuak lor ditzakegu, eta, gero, benetako ordenagailu kuantikoan jarrita, egungo gailuek dituzten arazo guztiekin ere egiten dugu topo».
«Ordenagailu kuantikoari ordenagailu klasikotik datorren informazioa ulertzeko aukera ematea izan da erronka nagusia»
YANN POUILLON Nanoguneko ikerlaria
Ordenagailu kuantikoak aukera ugari ematen ditu: besteak beste, aurretik erantzun ezin zaien galdera batzuen erantzunak lortzekoa. Hala ere, «oso azkar» mugitzen den industria bat dela aipatu du Pouillonek: «Hiru edo lau urte barru, litekeena da ordenagailu kuantikoek erroreen zuzenketa deritzona izatea, orain errore asko dituzten emaitzak sortzen dituztelako eta horiek zuzentzeko hainbat metodo aplikatu behar ditugulako. Baina prozesua automatizatu egingo da, eta ordenagailu kuantikoak fidagarriagoak izango dira; ikerketa zientifikorako oso tresna baliagarria bihurtuko dira».
Ikerketa zientifikoaren eskuz garatuko da Siesta. Izan ere, ikerlariek komunitate zientifikoarekin partekatu dute programa; edonork erabil dezake, Artachoren hitzetan: «Siesta sortu genuenetik, gure asmoa beti izan da beste ikertzaileekin partekatzea. Niretzat onena litzateke ez imajinatzea zertan erabiliko duten programa, baizik eta guztiz berria den zerbaitekin harritzea».
