John Martinis jedan je od ovogodišnjih dobitnika Nobelove nagrade za fiziku, a ono što je posebno zanimljivo jest da korijene vuče iz Hrvatske. U ekskluzivnom, velikom intervjuu za Dnevnik Nove TV otkrio je kako znanost danas gradi svjetove koji su nekad postojali samo u mašti. Otkrio je puno stvari o kvantnim računalima, umjetnoj inteligenciji, ciljevima znanosti te mnogim drugim zanimljivim stvarima.
Nagradu dijelite s gospodinom Clarkeom i gospodinom Devoretom. Vaše otkriće općoj javnosti zvuči malčice komplicirano, zar ne? Biste li mogli to pojednostavniti, reći o čemu se radi, kakva je primjena toga u stvarnom svijetu?
Da, to je uvijek problem. Ja bih rekao ovako: nadam se da ljudi razumiju da je kvantna mehanika teorija o stvarima koje su jako malene, poput atoma i elementarnih čestica. Kad se to proučavalo prije 100 godina, to je još bio misterij, ali ljudi su izmislili kvantnu mehaniku da opišu kako atomi i molekule funkcioniraju.
Mi smo pokazali da se zakoni kvantne mehanike ne odnose samo na mikroskopske, vrlo male čestice, nego da djeluju i na veće predmete, pod uvjetom da su ostvareni adekvatni fizički uvjeti.
U našem slučaju radi se o čipu napravljenom na silicijskoj pločici otprilike ove veličine, koji ima žice, takozvanu Josephsonovu spojnicu i superprovodnike. Važno je to što struje i naponi u tim žicama, koji se opisuju milijardama i milijardama elektrona što teku kroz žicu, podliježu zakonima kvantne mehanike. To su makroskopske varijable koje opisuju kolektivno gibanje velikog broja elektrona. I to kolektivno gibanje prati osnovne zakone kvantne mehanike.
Na koji način?
Dakle, bilo je zanimljivo to što smo pokazali, i otvorilo je mogućnost da fizičari grade atomske sustave, sintetičke atomske sustave, gdje više nije potrebno koristiti elemente iz periodnog sustava. Možete ih graditi od uređaja koje izradite u laboratoriju za mikroelektroniku.
Jedna od prekretnica u proteklih 40 godina jest to da su ljudi počeli razmišljati o kvantnom računalstvu i primjeni kvantne mehanike za izgradnju moćnijeg računala – to jest, kvantnog računala.
A budući da su ti uređaji električni, prirodno je reći: pa znamo kako napraviti klasično računalo s električnim uređajem. Učinimo isto i s ovim, kvantnim računalom. Tako da već postoji golema industrija koja pokušava to ostvariti. Google je čak objavio i članak koji govori o velikom napretku na tom području.
Ali rekao bih da mene najviše veseli to što danas barem 1000, 2000 ljudi širom svijeta radi na ovoj tehnologiji, pokušava izgraditi kvantno računalo. Ti ljudi rade u velikim tvrtkama, imaju dobre plaće i napreduju u karijeri baveći se ovom vrstom fizike. I mislim da je to najveći razlog za ponos – to što se time bavimo.
Ulažu se golemi napori diljem svijeta da se izrade kvantna superračunala. Mnoge velike tvrtke rade na tome. Ja sam pak osnovao start-up poduzeće, a naš je fokus malo više na proizvodnji samih uređaja. Uz to, godinama sam proučavao fiziku tih uređaja, najprije u Googleu. Sada razmišljamo o tome kako te uređaje proizvesti uz pomoć velikih proizvođača poluvodiča. Dakle, vrlo usko surađujemo s njima na toj proizvodnji, a koristimo primijenjene materijale. Te tvrtke znaju kako izraditi alate potrebne za sve naše elektroničke uređaje. Općenito, imaju izvrsno znanje o procesima i alatima, o tome kako izvesti različite korake. Mi radimo s njima da bismo unaprijedili svaku fazu, učinili kvantne bitove boljima i pouzdanijima, da bismo podigli razinu s trenutačnih 100 kvantnih bitova na milijun. Želimo uzeti tu veliku kvantnu elektroniku, koja je trenutačno radi na niskim temperaturama, pa zauzima dosta prostora, pa sve to smjestiti na čip sa 100 kvantnih bitova, koji je otprilike ove veličine, a zatim izgraditi veliku pločicu s oko 20.000 kvantnih bitova. Drugim riječima, stvarno mijenjamo način na koji ljudi proizvode kvantne bitove.
Da se vratimo na pokušaje pojednostavljenja kvantne mehanike i kvantnog računalstva. Naišao sam na istraživanje, to jest izjavu, da bi kvantno računalstvo moglo promijeniti svijet te da će se moći usporediti s današnjim klasičnim računalstvom, binarnim računalstvom – da će otprilike biti kao prelazak sa svijeća na električnu žarulju. Je li to istina?
Da, mogućnosti su neograničene. Ja bih čak prije rekao prijelaz sa žarulje na laser. Svi smo već naviknuti na lasere.
To je još bolja usporedba.
Jer žarulja je vrlo klasična. Zagriješ nit, ona postane vruća i daje svjetlost.
Kao i stara računala…
Da, to je vrlo klasično i lako za razumjeti.
Ali kad je o laserima riječ, potrebno je znati mnogo više o tome što se događa s atomima i kakvo je njihovo kvantno mehaničko ponašanje. Laser ima tu nevjerojatnu osobinu svjetlosti: ona je na vrlo stalnoj frekvenciji, a valne fronte savršeno su usklađene. Tu je riječ o savršenoj produkciji svjetlosti. I kada to radite, ne samo sa svjetlom, nego s informacijama, pokaže se da možete izvoditi algoritme, pokretati programe koji ne bi bili mogući s klasičnim računalom. Trajalo bi previše dugo da dobijete odgovor.
Vezano za ovo što ste spomenuli – informacije, protok informacija, kibernetička sigurnost, bismo li se trebali malo bojati budućnosti i znanstvenika koji rade s kvantnom mehanikom te biti na oprezu? Stvari će se, naime, jako brzo mijenjati.
Jedan od prvih algoritama koje su ljudi izvukli iz ovih kvantnih računala odnosio se na faktorizaciju brojeva. Uzmete neki složeni broj i rastavite ga na dva prosta faktora. Uzeti dva broja i pomnožiti ih je lako, ali faktorizacija je mnogo teža.
Problem je u tome što se danas šifriranje uvelike temelji na tzv. RSA (Rivest-Shamir-Adleman) algoritmu, što u osnovi počiva upravo na faktorizaciji. Tako da je to zapravo velik problem. Ali ljudi znaju za to već 25, 30 godina, i dugo rade na tome.
Postoji jedan program, izrađen za američku vladu, gdje proučavaju sljedeću generaciju ovih sustava da bi sve bilo sigurno. Ali čisto da podsjetim, kad je riječ o kriptografiji i sigurnoj komunikaciji, svaki novi sustav nakon nekog vremena postaje nesiguran, i tada se opet mora razviti novi sustav, pa opet novi. Isto će se dogoditi i s kvantnim računalima.
To se stalno razvija…
Da, to se stalno razvija. I o tome se brinu vlade, o tome se brinu banke. Postoji i dobar program koji se time bavi. Ljudi su dovoljno napredovali u ovom području, i ako se pojavi prijetnja vezana za kvantna računala, moći ćemo prijeći na novu, sigurniju tehnologiju. Ali imamo još vremena. Ljudi to žele još malo testirati. Samo ću reći da me to ne zabrinjava. Ljudi već rade na tom problemu, i riješit će ga, prijeći će na iduću generaciju računala. Bit će to malo kompliciranije, ali računala su već danas toliko moćna da mislim da nitko neće ni primijetiti.
Kad sam radio u Googleu, radio sam u Quantum AI Labu. Naravno, umjetna inteligencija vrlo je važna za Google, ali i mnoge druge tvrtke. A mi nastojimo otkriti kako primjenjivati kvantnu mehaniku u tom području. Naša tvrtka proučava kako primjenjivati umjetnu inteligenciju za efikasnije rješavanje problema vezanih za kemiju i materijale. Mislimo da postoji način da se kvantno-mehanička rješenja povežu s umjetnom inteligencijom, ako želimo rješavati znanstvene probleme. Dakle, ovo je sada važna tema. Meni je umjetna inteligencija fantastična jer mi pomaže kad trebam napisati neki tekst. Nedavno sam morao napisati nekakav marketinški tekst o onome čime se naša tvrtka bavi, pa sam ubacio samo nacrt onoga o čemu smo htjeli pisati. Bilo je to vrlo ugodno i lako. Provukli smo to kroz umjetnu inteligenciju i dobili nevjerojatan marketinški tekst, kakav ja nikada ne bih mogao napisati.
Od umjetne inteligencije dakle tražite jednostavne stvari.
Da, to je bila vrlo jednostavna stvar. Umjetna inteligencija vrlo je dobra za to.
Povećava nam produktivnost, pa je to još jedan koristan alat. A hoće li AI nešto izmisliti ili će halucinirati, tako da ne znamo uvijek možemo li joj vjerovati, to je posve druga priča.
I zato je svi trebamo primjenjivati s oprezom.
Rođeni ste u Americi kao potomak hrvatskih imigranata. Znate li iz kojeg dijela Hrvatske vaši preci potječu?
Da. Moj otac, i moje prezime, Martinis, dolazi s otoka Visa, iz grada Komiže. Proučavali smo rodoslovlje, i mislim da naše prezime postoji otprilike 400 godina. Možda i dulje, ne znam. Rođaci su mi rekli da su nas otočani i dalje smatrali doseljenicima. Tako da smo vjerojatno imali grčke korijene. Bilo je i drugih priča, da smo možda došli iz Sirakuze, ali Vis je otok na Mediteranu, a nekoć su ljudi puno migrirali obalom. Tako da se ne zna točno.
Ali otac vam je došao iz Hrvatske.
Da, otac mi je bio iz Hrvatske, i naša obitelj je živjela ondje 400 godina, što je dugo.
Majka mi je rođena u SAD-u, ali njezina obitelj potječe iz obližnjeg kraja, zaboravio sam točno mjesto. Ali zanimljivo je da je njezina obitelj bila u dalekom srodstvu s Nikolom Teslom. To mi je divno, zato što mi je on jedan od uzora. Tesla je fiziku elektriciteta pretvorio u industrijski proces, pa danas imamo sustave rasvjete i elektroenergetske sustave koje svi koristimo. Tesla je praktičan izumitelj u tom smislu, i to mi se sviđa. Mislim da i ja imam tu crtu.
Odrasli ste u San Pedru, lučkom distriktu Los Angelesa, gdje živi mnogo Hrvata.
Da, ondje živi velika zajednica Hrvata, ali i Talijana. U jednom razdoblju postojala je i velika zajednica ribara, a tom granom bavili su se i neki članovi moje obitelji.
Je li se u vašoj obitelji govorio hrvatski?
Ne, ne. Govorilo se prije, povremeno.
Mojem ocu je bilo vrlo teško kad je došao u Ameriku. Kao i mnogi drugi doseljenici, htio je postati Amerikanac, pa se u mojoj kući zapravo govorio engleski.
Ali bili ste u Hrvatskoj, zar ne?
Bio sam ondje kao student. Posjetio sam Komižu, prekrasno mjesto. Bilo mi je jako zanimljivo vidjeti gdje mi je otac odrastao. Imali smo i kućicu, znate, točno uz more, prekrasnu kućicu u Komiži.
Mislite li da je svijet na putu u dehumanizaciju? Kako se možemo pobrinuti da će znanost i dalje raditi za dobrobit čovječanstva?
Da, to je dobro pitanje. Volio bih da znanost tome služi. Kao znanstvenik, mogu reći da se uglavnom fokusiram na znanost i na svoj rad. Povremeno i ja razmišljam o tom problemu, ali ne želim zvučati kao da sam stručnjak za sve. Mislim da je danas velik problem to što postoji puno medijske pompe i netočnih tvrdnji u vijestima, i svi smo toga svjesni.
A još veći problem od slijepog vjerovanja vijestima jest kad se takvo ponašanje proširi i na znanost.
Sve što ja mogu učiniti jest baviti se znanošću. Kad radim svoj posao, jasno kažem što sam napravio, ne preuveličavam rezultate, ne obećavam više nego što mogu, i nastojim biti etičan i iskren u svom radu. I nadam se da će i drugi ljudi činiti isto. Tako smo radili i u našem Nobelom nagrađenom eksperimentu. Riječ je o osnovnom pitanju fizike. Nastojali smo tome pristupiti vrlo pažljivo i temeljito: napravili smo eksperiment i jasno ga predstavili ljudima. To je zapravo razjasnilo mnoga pitanja koja su ljudi tada imali o znanosti. I nadam se da mladi ljudi to mogu uzeti kao dobar primjer.
Kad smo kod mladih ljudi, koji bi bio vaš savjet za mlade znanstvenike u tom području?
Poručio bih im ovo što sam upravo rekao. Moj savjet za studente prirodnih znanosti ili fizike glasi ovako: ako studiraš fiziku, ne učiš samo fiziku, nego i nešto važnije – učiš kako rješavati probleme. Možda nećete imati tu sreću kao ja i razviti karijeru u fizici, ali postoji čitav niz poslova u kojima će vam znanje fizike koristiti.
Ljudi cijene fizičare zato što smo kreativni u rješavanju problema i znamo proniknuti u srž problema.
I to ne samo u fizici, nego i u drugim poljima.
Tako je.
I Elon Musk, na primjer, kad govori o svom radu, voli zadirati u samu srž stvari. To je zato što je studirao fiziku i blizak mu je takav način razmišljanja. To je za fizičare vrlo važno. A pravi način da to naučite jest da rješavate problemske zadatke svaki tjedan. Možemo mi čitati literaturu i slušati predavanja, pa mislimo da sve razumijemo, ali zapravo ne razumijemo dok ne riješimo zadatke. Morate se mučiti s problemima, razmišljati o njima na različite načine, rješavati ih – tek ćete tada istinski razumjeti fiziku. I pritom učite kako rješavati probleme u širem smislu.
Problem je danas što su gotovo svi zadaci iz knjiga dostupni online. Lako ih možete potražiti i već za pet minuta dobiti rješenje i samo ga prepisati. Iz toga ćete nešto naučiti, ali nećete naučiti kako stvarno rješavati probleme.
Dakle, moj savjet mladim studentima: ne tražite lakši put. Poanta je boriti se. Ponekad ćete morati zamoliti prijatelje za pomoć i mučiti se zajedno – i to je dobro. Možda nešto iskrsne pa i ne uspijete riješiti problem, ali i iz toga ćete nešto naučiti. U svakom slučaju, nastojte sami shvatiti bit, jer ćete jedino tako postati pravi fizičari.
Pratite li politiku i imate li neki stav o ovom turbulentnom političkom vremenu na globalnoj razini, kao znanstvenik?
Ja sam stručnjak za znanost, ali ne i za globalna pitanja. Zato je vjerojatno bolje da ne govorim previše. Ali ono što bih rekao je ovo: kad gledam vijesti, vidim da je danas, za razliku od razdoblja moje mladosti, naprosto teže vjerovati vijestima, jer su ljudi pristrani. Pokušavaju vam prenijeti svoj pogled na stvari.
Jako je puno izvora informacija.
Da, jako je puno izvora, i puno novinara, pa tu ima i nedostataka. Zato bih poručio ovo: vijestima pristupajte iz svih uglova. Pokušajte razumjeti prednosti i mane. Otkrio sam da je i u znanosti slično: ljudi pristupaju ideji samo s jedne strane. Ali kao znanstvenik zbilja morate sagledati i onu drugu stranu. Na primjer, u našoj tvrtki uvijek naglašavamo da trebamo dobro shvatiti i prednosti i nedostatke svakog problema.
A ljudima koji čitaju vijesti poručio bih da promotre više izvora i imaju na umu da neki od tih izvora mogu imati skrivene agende. Budite pažljivi i mislite svojom glavom.
To je dobro za svakog znanstvenika. Moramo sve preispitivati. Jer čak i kad svi tvrde isto, da se stvari kreću samo u jednom smjeru, mogu biti u krivu. Postoji šansa da se zavaravaju. Eto, tako bi trebao razmišljati jedan znanstvenik. Zapravo, nije teško razmišljati na taj način.
A to se odnosi i na stvarni život.
Da, morate si uvijek postavljati pitanja, i imati na umu da se možda zavaravate kad vjerujete u ono u što vjeruju svi drugi.
Ja sam tako postupao često u svojoj karijeri, zato sam dolazio do raznih otkrića i radio stvari drugačije. Tako smo postupali i u svojem nagrađenom eksperimentu. Razmišljali smo drugačije od drugih ljudi i pokušavali doći do istine. Mislim da je to dobar način da se živi život, ali i način da se ostvari uspjeh.
Martinis je na kraju, govoreći o tome kako provodi slobodno vrijeme, rekao da voli planinariti te da se nekoć penjao i na stijene te vozio brdski bicikl, ali da je sada malo usporio. Istaknuo je kako je kretanje dobro za razmišljanje, jer čovjeka preplavi euforija pa je lakše biti kreativan i smišljati nove ideje. Dodao je da je jedini problem u tom euforičnom stanju to što mnoge od tih ideja zapravo budu loše, pa ih idući dan treba sve preispitati i razlučiti sulude od onih dobrih. Zaključio je da mu je uvijek korisno imati miran trenutak za razmišljanje i kreativnost.
