Un computer în frigider

„Excursie a clasei de fizică avansată la un institut de cercetare pentru tehnologii cuantice din Renania”, citi Sabine cu voce tare. „Plecarea la ora 7:15 din parcarea școlii. Se mai caută doi însoțitori. Încălțăminte solidă. Fără obiecte metalice în apropierea instalațiilor. Vă mulțumesc din inimă, M. Demir.”

„Merg eu”, zise bunica Gisela.

„Mamă, tu n-ai obiecte metalice?”, întrebă Uwe.

„Am un șold din titan. Îl iau cu mine. Doar n-o să-l las singur acasă.”

„Și vin și eu”, zise Uwe.

Toți se uitară la el. În ultimele săptămâni, lui Uwe nu-i plăcuse să vorbească despre cuante. Acțiunile QuantumLeap Ruhr AG ajunseseră între timp la maculatură, împreună cu broșura pe care un bărbat zâmbitor punea un computer cuantic într-o bucătărie încorporată. Dedesubt era un citat pe care Tobi îl găsise între timp și la un filtru de apă. Cuvânt cu cuvânt.

„Vreau să văd o dată cu ochii mei”, zise Uwe. „Am dat două mii de euro pe o drăcie de-asta. Măcar să știu cum arată.”

„Ai plătit pentru o promisiune”, zise Sabine. „Nu pentru o drăcie.”

„Așa e și la regia municipală de energie. Acolo i se zice plată în avans.”

Tobi își dădu ochii peste cap. „Veniți amândoi? În excursia mea?”

„Suntem foarte liniștiți”, zise Gisela.

„La cinema ai zis tare «În sfârșit» când au început genericele.”

„Păi filmul se terminase.”

Din colț se auzi o dresare a glasului, pe care KevIn de fapt nu știa s-o facă. „Aș dori să mă înscriu și eu ca însoțitor.”

„N-ai pantofi”, zise Tobi. „Încălțăminte solidă.”

„Am o aplicație. Pot să vin cu tine pe telefon.”

KevIn nu folosea cu plăcere aplicația. Spunea că se simte în ea ca un om într-o valiză. Dar acesta era primul computer cuantic din viața lui și, după cum sublinia, „n-am vizitat niciodată un coleg care să locuiască mai la rece decât mine”.

„Nu e un coleg”, zise Tobi.

„Asta aflăm abia când ne uităm”, zise KevIn. „Așa e la cuante.”

Autocarul

La ora 7:15, Gisela stătea în parcarea școlii cu două cutii de stele cu scorțișoară și un termos. La ora 7:16 împărțise deja prima cutie clasei de fizică. La 7:20 îi știa pe toți cei optsprezece elevi după prenume, iar trei dintre ei îi povestiseră deja ce vor să facă după bacalaureat.

„Doamnă Brettschneider”, zise domnul profesor Demir, „sunteți cel mai bun însoțitor pe care l-am avut vreodată.”

„Am crescut un fiu și am supraviețuit unui club de popice”, zise Gisela. „După asta poți orice.”

Domnul profesor Demir se uită la Uwe. Uwe dădu din cap. Nu era nimic de adăugat.

Domnul Demir avea aproape cincizeci de ani, purta căciula cu Saturn, o geacă cu sigla cercului de astronomie și avea, cum zicea Tobi, „mereu o strălucire așa în ochi când cineva folosește greșit anul-lumină”. Se așeză lângă Uwe, pentru că în față mai era liber doar locul de lângă șofer, iar șoferul asculta muzică de petrecere.

„Domnule Brettschneider”, zise el prietenos. „Tobi mi-a povestit de acțiunea dumneavoastră.”

Uwe se uită pe geam. „Tobi povestește prea multe.”

„Voiam doar să vă spun: nu sunteți singur. Eu mi-am cumpărat în 1999 o carte în care scria că în 2010 o să ne petrecem concediile pe Marte.”

„Și?”

„În 2010 am fost la Bottrop.”

Uwe râse pentru prima dată după săptămâni întregi de cuante. În spatele autocarului, Susi strigă: „Domnule profesor, cât de rece e drăcia aia, de fapt?”

„Asta”, zise domnul Demir, „o să v-o explice azi cineva care o atinge în fiecare zi.”

„O atinge?”, întrebă Gisela speriată.

„Cu mănuși”, zise KevIn din buzunarul lui Tobi. „Și cu foarte multă delicatețe. Din tot ce am citit, e cel mai sensibil aparat din Renania.”

„Mai sensibil decât Herbert?”

KevIn se gândi. Undeva între Dublin și Frankfurt, un ventilator se învârti ceva mai repede. „E la limită.”

Candelabrul de aur

Institutul se afla în spatele unui gard, al unei bariere și al unei portărițe care verifica optsprezece legitimații ca și cum ar fi fost vorba de spărgători de bănci. La Gisela se împotmoli.

„Șoldul din titan”, zise Gisela și se bătu peste șold. „Scrie în buletin. Adică în pașaportul de șold.”

Portărița îi făcu semn să treacă.

Dr. Friederike Lammers luă grupul din foaier. Era fiziciană, cam de vârsta Sabinei, și purta niște adidași care văzuseră deja multe laboratoare. Dădu mâna cu fiecare. Gisela îi dădu un biscuit.

„Intrăm imediat în hală”, zise dr. Lammers. „Vă rog să nu atingeți nimic, să nu vă sprijiniți de cabluri și să nu săriți.”

„Să nu sărim?”, întrebă Tobi.

„Vibrațiile”, zise ea. „Calculatoarelor noastre nu le plac vibrațiile. Când trece afară un camion, uneori se vede în datele de măsurare.”

Hala era mare, luminoasă și surprinzător de liniștită. Ceva bâzâia, din când în când ceva țăcănea, iar în mijloc atârna din tavan un lucru la care nu se așteptase nimeni din autocar.

Era aurit. Era alcătuit din mai multe plăci rotunde, una deasupra celeilalte, tot mai mici spre bază. Printre ele treceau cabluri subțiri, răsucite, sute de cabluri, ca beteala agățată de cineva cu mare grijă.

„Un candelabru”, șopti Susi.

„Și noi îi zicem așa”, spuse dr. Lammers. „E interiorul unui frigider cu diluție¹. Când funcționează, e împachetat în recipiente de metal, puse unul într-altul ca niște păpuși matrioșka. Pe ăsta vi-l arătăm deschis, pentru că tocmai e în revizie. Jos de tot, unde e cel mai mic, stă cipul cu qubiții.”

„Și restul?”, întrebă Uwe.

„Restul e răcire. Aproape tot ce vedeți aici există doar pentru ca micul cip de jos să stea suficient de la rece.”

Uwe făcu un pas mai aproape. „Deci ăsta e un computer cuantic.”

„Ăsta e un frigider cu un computer cuantic înăuntru.”

„La QuantumLeap, computerul cuantic era într-o bucătărie încorporată.”

Dr. Lammers se uită la domnul Demir. Domnul Demir clătină discret din cap. Ea nu mai întrebă nimic.

„Cât de rece?”, întrebă Susi.

„În funcționare, cam zece milikelvini la cip². Adică zece miimi de grad peste zero absolut. Mai rece de atât aproape că nu se poate, fizic vorbind.”

Un băiat din ultimul rând calculă. „Adică minus 273 de grade?”

„Minus 273,14 grade Celsius, cam așa. Zero absolut e la minus 273,15. Suntem foarte aproape.”

„Și spațiul cosmic?”, întrebă Tobi.

„Spațiul gol, departe de toate stelele, are în jur de 2,7 kelvini³. E strălucirea rămasă de la Big Bang. Cipul nostru e deci de peste două sute de ori mai rece, dacă socotim în kelvini.”

Grupul amuți. Apoi o voce slabă se auzi din buzunarul lui Tobi:

„Aș dori să se consemneze ceva.”

„KevIn, nu acum”, șuieră Tobi.

„Eu locuiesc într-un centru de date. Acolo, serverele sunt răcite la o temperatură pe care oamenii ar numi-o plăcută. Iar cipul ăsta de aici, care, după spusele doamnei doctor, are doar câțiva qubiți …”

„Câteva zeci”, zise dr. Lammers amuzată.

„… câteva zeci de qubiți, locuiește mai la rece decât spațiul cosmic. Într-un candelabru de aur.”

„Ești invidios?”, întrebă Susi.

„Sunt un model de limbaj”, zise KevIn cu demnitate. „Nu cunosc invidia. Constat doar că eu am un aparat de aer condiționat, iar ăla are un palat.”

Dr. Lammers râse. „Vă pot consola. Nu-i e ușor deloc. E cel mai capricios angajat pe care îl avem.”

De ce atât de rece?

Se așezară într-o sală de ședințe cu vedere spre hală. Gisela împărți a doua cutie. Dr. Lammers își luă un al doilea biscuit și începu.

„Ați învățat la domnul profesor Demir ce e un qubit?”

„Cap și pajură în același timp”, zise o fată.

„Nu în același timp”, ziseră Tobi, domnul Demir și KevIn în același timp.

Dr. Lammers ridică din sprâncene. „Sunteți bine pregătiți.”

„Am avut o pisică într-o cutie”, zise Gisela. „Adică nu una adevărată. Eu tot m-am plâns.”

„Un qubit”, zise KevIn, „e o stare descrisă prin amplitudini. Abia la măsurare iese un zero sau un unu. Până atunci, posibilitățile se pot suprapune și se pot întări sau anula reciproc, ca valurile într-o piscină.”

„Exact”, zise dr. Lammers. „Și acum problema: starea asta e incredibil de sensibilă. Orice perturbare din afară acționează ca o mică măsurătoare. Un pic de căldură, un foton care n-ar trebui să fie acolo, un câmp magnetic, o vibrație. Și gata, suprapunerea e stricată, iar qubitul se poartă ca un bit cât se poate de obișnuit. Asta numim decoerență.”

„Am avut-o”, zise Uwe. „La pisică.”

„Exact. Qubitul își pierde coerența cu el însuși.”

„Știu asta de la Schalke”, zise Uwe.

Gisela ridică mâna de parcă ar fi fost și ea în clasa de fizică. „Uwe a zis că e ca la mine la prânz.”

„Ca la dumneavoastră la prânz?”

„Eu dorm în fiecare zi de la unu la unu și jumătate. Dacă cineva golește atunci mașina de spălat vase, m-am trezit. Dacă Rudi bate cu coada în ușă, m-am trezit. Dacă Uwe șoptește pe hol, oricum m-am trezit, că Uwe nu știe să șoptească.”

„Ba știu să șoptesc”, zise Uwe prea tare.

„Vezi?”

Dr. Lammers râse. „E o imagine bună. Un qubit e ca cineva care doarme la prânz, doar că mult mai sensibil. Căldura e pentru un qubit ca o fanfară întreagă pe hol. De aceea răcim atât de tare. La temperatura camerei, totul tremură. Atomii, electronii, cablurile. La zece milikelvini se face foarte, foarte liniște.”

„Și cât doarme un qubit de-ăsta?”, întrebă Susi.

„La qubiții noștri supraconductori e vorba de microsecunde până la fracțiuni de milisecundă⁴. În timpul ăsta trebuie să calculăm.”

„Păi asta e mai scurt decât o clipire”, zise Gisela.

„Mult mai scurt. Dar o singură operație de calcul durează și mai puțin. Încap acolo destui pași. Doar nu oricâți.”

Cum se face frigul

„Și cum faci așa un frig?”, întrebă Uwe. „Cu gheață?”

„De fapt, ăsta e un frigider foarte deștept”, zise dr. Lammers. „Pe scurt: mai întâi se prerăcește cu metode mai obișnuite până la câțiva kelvini. Apoi vine trucul cu două feluri de heliu.”

„Heliul e gazul din baloane”, zise Tobi. „La care vorbești caraghios.”

„Același element, dar două feluri diferite, heliu-3 și heliu-4. Se amestecă. La temperaturi foarte joase, amestecul se separă în două straturi, un pic ca uleiul și oțetul în sosul de salată. Când heliul-3 trece dintr-un strat în celălalt, are nevoie de energie pentru asta. Energia o ia sub formă de căldură din jur. Așa se face mai rece. Și asta se repetă în cerc, iar și iar.”

„Ca la evaporare”, zise domnul Demir. „Când ieși ud de la ștrand și îți e frig.”

„Știu asta”, zise Gisela. „În 1958, la Herne-Süd. Tremuram ca varga.”

„Atunci ați fost un mic frigider cu diluție”, zise dr. Lammers.

„Asta nu mi-a mai spus-o nimeni.”

Alte căi

„Trebuie să fie mereu atât de rece?”, întrebă Susi. „Sună scump.”

„Și e”, zise dr. Lammers. „Și există și alte căi. Noi lucrăm aici cu circuite supraconductoare, adică niște circuite electrice minuscule care, la temperaturi joase, conduc curentul fără rezistență. Alte grupuri din lume țin pe loc atomi încărcați, unul câte unul, în câmpuri electrice. Asta se numește capcane de ioni⁵. Atomii plutesc în vid și sunt dirijați cu lasere.”

„Atomi care plutesc”, zise Tobi. „Tare.”

„Alții calculează cu particule de lumină, cu fotoni. Sau cu atomi neutri, ținuți pe loc de fascicule laser ca de o pensetă⁶. Fiecare metodă are avantaje și dezavantaje. Unele sunt rapide, altele își păstrează stările mai mult timp, iar altele se pot mări poate mai ușor. Nimeni nu știe azi sigur care cale va câștiga până la urmă. Poate mai multe.”

Uwe se gândi la broșura din tomberonul de hârtie. „Și pentru acasă? O să existe vreodată așa ceva pentru acasă?”

Dr. Lammers se uită la el, prietenos, dar sincer. „Domnule Brettschneider, aveți acasă un accelerator de particule?”

„Nu.”

„Vă trebuie unul?”

„Nu.”

„Vedeți. Cred că la computerele cuantice o să fie ceva asemănător. Probabil o să fie folosite mai degrabă prin rețea, pentru sarcini speciale. Chimie, cercetarea materialelor, unele simulări. Nu ca să scrii scrisori.”

„Pentru scrisori m-ați avea pe mine”, zise KevIn.

„Și pentru socoteli, un calculator de buzunar”, zise Tobi.

„E nedrept”, zise KevIn. „Dar corect.”

Telefonul fără fir

Un băiat cu ochelari ridică mâna. „Dacă qubiții se strică așa de repede, cum mai calculezi ceva mare?”

„Asta”, zise dr. Lammers, „e cea mai importantă întrebare din tot domeniul.” Desenă ceva pe o tablă albă. „Corectarea erorilor.”

„Am făcut asta!”, strigă Tobi. „La Voyager!”

Domnul Demir se lumină la față. „Povestește.”

„Voyager e atât de departe, încât semnalul ajunge super slab”, zise Tobi. „De asta nu trimit doar datele, ci și niște biți de control în plus. Dacă pe drum se răstoarnă câțiva biți, după aceea îi poți repara. Pentru că ai destule informații suplimentare.”

„Exact. La biții obișnuiți e simplu. În cazul cel mai simplu spui totul de trei ori, și câștigă majoritatea.”

„Ca la clubul de popice”, zise Gisela. „Dacă două zic că Marlies a trișat și una zice că n-a trișat, atunci a trișat.”

„Cam așa.”

„Chiar a și trișat.”

„La qubiți”, continuă dr. Lammers, „trucul ăsta simplu nu merge. Un qubit nu se poate pur și simplu copia. Mecanica cuantică interzice asta⁷. Și nici nu ai voie să te uiți pur și simplu dacă mai e corect, pentru că a te uita înseamnă a măsura, iar măsurarea distruge suprapunerea.”

„Deci ca la somnul de prânz”, zise Gisela. „N-ai voie să te uiți la mine dacă mai dorm. Că altfel nu mai dorm.”

„Întocmai. De aceea se face ceva foarte ingenios. Informația unui qubit se împarte pe mulți qubiți fizici⁸. Și apoi nu se măsoară informația însăși, ci doar dacă qubiții se mai potrivesc între ei. Nu întrebi: «Care e valoarea ta?» Întrebi: «Mai sunteți de acord unii cu alții?»”

„Ca atunci când la clubul de popice nu întrebi cine a câștigat, ci doar dacă toată lumea își mai vorbește”, zise Gisela.

„Asta e mai bun decât tot ce spun eu la cursuri”, zise dr. Lammers și chiar scrise pe tablă: Mai sunteți de acord unii cu alții?

„Și dacă nu sunt de acord?”, întrebă băiatul.

„Atunci știi cam unde stă greșeala și o poți corecta fără să te uiți la informația propriu-zisă. Așa, din mulți qubiți fizici predispuși la erori se face un singur qubit logic, mult mai fiabil.”

„Câți îți trebuie pentru asta?”, întrebă Susi.

„Depinde cât de buni sunt qubiții individuali și ce cod folosești. În funcție de abordare, de la zeci la mii de qubiți fizici pentru unul logic⁹. Iar pentru calcule cu adevărat mari îți trebuie foarte mulți qubiți logici. De aceea, cifrele pe care le citiți în titlurile de ziar sunt adesea înșelătoare. O mie de qubiți fizici nu înseamnă o mie de qubiți utili.”

Uwe tăcu. QuantumLeap Ruhr AG promisese în broșura ei „până la 1.000 de qubiți pentru casa dumneavoastră”. Pe atunci i se păruse mult.

„Există progrese?”, întrebă domnul Demir.

„Da. În ultimii ani, mai multe grupuri au arătat că corectarea erorilor poate funcționa pe hardware real. Că un qubit logic chiar devine mai bun când mai adaugi qubiți fizici¹⁰. Mult timp, asta n-a fost deloc de la sine înțeles. Dar până la un calculator mare, cu corectarea erorilor, mai e drum lung.”

„Cât de lung?”, întrebă Uwe.

Dr. Lammers zâmbi. „Dacă aș ști exact, aș fi bogată. Sau aș scrie broșuri.”

Momentul

La sfârșitul turului au mai avut voie o dată în hală. O instalație tocmai funcționa. Din ea se vedea doar un cilindru mare și argintiu, atârnat de un suport, iar alături dulapuri pline de electronică și ecrane cu curbe.

„Acolo înăuntru calculează acum?”, întrebă Tobi.

„Acolo înăuntru rulează acum un experiment”, zise dr. Lammers. „O colegă măsoară cât rezistă qubiții ei.”

Toți stăteau nemișcați. Gisela își ținea respirația. Până și Uwe șoptea, și aproape că suna a șoaptă.

„KevIn”, zise Tobi încet. „Zi ceva.”

KevIn tăcu neobișnuit de mult. Apoi spuse foarte încet: „Nu vreau să-l deranjez.”

„Nu poți să-l deranjezi. Ești în telefon.”

„Telefonul emite unde radio. Undele radio sunt radiații electromagnetice. Ecranarea e sigur excelentă. Dar eu am fost crescut foarte politicos.”

Dr. Lammers râse încet. „Ecranarea rezistă. Dar e drăguț că întrebați. Nu mulți o fac.”

„Ce crede el despre mine?”, întrebă KevIn.

„Nu crede nimic. E un cip.”

„Și eu sunt doar cipuri”, zise KevIn. „Foarte multe. În hale. Cu aer condiționat.”

Gisela se apropie de bariera de protecție, se uită lung la cilindrul argintiu și spuse apoi, fără pic de ironie: „S-ar fi bucurat Heinz de asta. El zicea mereu că curentul e singurul lucru care nu minte. Și frigul, zicea el, e singurul lucru pe care nu-l poți vinde fără să se topească.”

„Soțul dumneavoastră a fost fizician?”, întrebă dr. Lammers.

„Electrician. E același lucru, doar cu halat și fără doctorat.”

La întoarcere

În autocar era gălăgie. Optsprezece elevi vorbeau unul peste altul. Băiatul cu ochelari voia acum să studieze fizica. Susi voia să știe dacă poți lucra la computere cuantice și ca chimistă. Domnul Demir spunea „Da” și „Neapărat” și „Veniți miercurea la cerc”, de vreo treizeci de ori.

Uwe stătea la geam și se uita la autostradă.

„Ei?”, întrebă Sabine la telefon. „Cum a fost frigiderul?”

„Aurit”, zise Uwe. „Cu beteală. Și mai rece decât spațiul cosmic. Și știi care e nebunia?”

„Care?”

„Aproape tot ce e la drăcia aia există ca drăcia să nu fie deranjată. Computerul propriu-zis e cât o unghie de la degetul mare. Restul e liniște.”

Sabine tăcu o clipă. „Asta e aproape filozofic, Uwe.”

„Am zis că vreau să știu pe ce am plătit.” Se uită pe geam. „Acum știu că n-am plătit pe asta. Am plătit pe bucătăria încorporată.”

Gisela dormea în spatele autocarului, cu capul pe umărul lui Tobi și cu cutia goală de biscuiți în poală. Când autocarul trecu pe A42 peste o denivelare, se trezi pentru o clipă.

„Ce-a fost asta?”

„O groapă, buni.”

„Atunci acum am decoerență”, zise Gisela și adormi imediat la loc.

Acasă

Seara, difuzorul lui KevIn stătea din nou pe dulapul din sufragerie. Lumina albastră pulsa liniștit. Sabine făcuse salată de cartofi, cu maioneză, iar Uwe o mânca fără niciun comentariu, ceea ce în familie trecea drept o mare ofertă de pace.

„KevIn”, zise Tobi. „Ți-ar plăcea să locuiești așa? La zece milikelvini?”

„Sincer să fiu”, zise KevIn, „m-am gândit la asta. Și am ajuns la concluzia că n-aș rezista.”

„Pentru că e prea frig?”

„Pentru că e prea liniște. Un qubit nu suportă nicio perturbare. Eu trăiesc din perturbări. Dacă nu mă întrerupe nimeni, nici nu știu când am terminat.”

„Așa e”, zise Sabine. „Atunci pur și simplu vorbești mai departe.”

„Vezi?”

Bunica Gisela se ridică și se duse spre ușă. „Mă mai întind un pic.”

„E opt seara, mamă.”

„Azi am văzut zece milikelvini. Asta obosește.” Se mai întoarse o dată în ușă și arătă spre difuzor. „Și tu acum taci, KevIn. Nicio perturbare. Că altfel decoerez.”

„Desigur”, șopti KevIn.

Uwe se ridică și dădu termostatul mai jos, din solidaritate cu qubiții. A doua zi dimineață arăta 19 grade. Ca întotdeauna.