News

V rozhovore hovorí o svojej ceste ku kvantovej fyzike, o rekordných výsledkoch dosiahnutých počas doktorandského výskumu na ISTA, ale aj o tom, prečo sa napriek atraktívnym ponukám zo zahraničia rozhodol vrátiť domov na Slovensko.

1. Čo ťa priviedlo ku kvantovým technológiám a prečo sa rozhodol špecializovať sa na oblasť spinových qubitov?

Ku kvantovým technológiám som sa dostal cez nanotechnológie, ktorým som sa venoval už od bakalárskeho štúdia. Nanotechnológie ma lákali vďaka tomu, že sú srdcom všetkej elektroniky, ktorou sme obklopení, a ja som tomu chcel porozumieť. Nanotechnológie uschopňujú človeka manipulovať s materiálmi na atómovej úrovni. Odtiaľ je to už len krôčik k manipulácii s atómami a elektrónmi tak, že si zachovajú svoje čudné kvantové vlastnosti. To nám otvára úplne nový svet, kde sa dejú čudné javy – iné než na aké sme zvyknutí z bežného života. A keď im porozumieme, môžeme ich vedieť využiť napríklad na kódovanie informácie do kvantových bitov, tzv. qubitov. To bola pre mňa intelektuálna výzva. Ku kvantovým technológiám som sa dostal až počas môjho doktorátu na špičkovom svetovom vedeckom Institute of Science and Technology Austria, kde sú na takýto základný výskum vynikajúco materiálne aj personálne vybavení.

Rozhodnutie špecializovať sa na spiny, čo je kvantová vlastnosť elementárnych častíc, ktorá spôsobuje, že sa správajú ako maličké rotujúce magnety, a qubity vzišlo, tak ako mnoho rozhodnutí v živote človeka, zo súhry okolností. Jednak to považujem za jednu z najhorúcejších tém súčasnosti, keďže kvantové počítače zjednocujú dva najväčšie vedecké a technologické úspechy minulého storočia – kvantovú fyziku a počítače. Zároveň to plynule nadväzuje na moje predchádzajúce štúdium. No rozhodnutie, že to budú práve spinové, a nie iné qubity, vzišlo z veľmi prostého a ľudského dôvodu: veľmi so mnou rezonovala dynamika konkrétnej výskumnej skupiny a hlavne jej vedúceho, môjho supervízora.

Konkrétna téma, a to spárovanie jedného fotónu s jedným spinom, bola pre mňa atraktívna aj z hľadiska technologického, kvôli aplikácii v kvantovom počítaní, aj z hľadiska fundamentálneho, lebo sa jedná o kvantovo-koherentnú interakciu elementárnych stavebných jednotiek materiálnej reality na úrovni jednotlivých častíc – elektrón je elementárna častica hmoty a fotón je elementárna častica svetla.

2. Môžeš podrobnejšie popísať svoje najväčšie úspechy počas doktorátu? Aký bol konkrétny význam týchto výsledkov?

Kvantové počítače súčasnosti, s tisíckami qubitov, čelia výzve zväčšiť sa na miliónové. Spiny v kvantových bodkách sú sľubným kandidátom vďaka ich kompaktnosti. Ich prirodzená interakcia je ale obmedzená na najbližších susedov (rádovo stovky nanometrov). Interakcie s dlhým dosahom (rádovo milimetre) by sa dali dosiahnuť pomocou spárovania spinu s fotónom, čo je však náročné kvôli malému dipólovému momentu spinu. Supravodivé rezonátory umožňujú kompenzovať túto ťažkosť, no doposiaľ sa nepodarilo naplno využiť ich potenciál, pretože vlastnosti neusporiadaných supravodičov je ťažké reprodukovateľne kontrolovať.

My sme predstavili novú metódu merania a kontroly vlastností týchto supravodivých materiálov priamo počas ich prípravy, rastu. Táto metóda umožnila spoľahlivú prípravu rezonátorov s vlastnosťami, ktoré šesťkrát prevyšujú doteraz najlepšie dosiahnuté výsledky vo svete. Integráciou tohto rezonátora s tzv. kvantovou dvojbodkou sa nám podarilo kvantovo-koherentne spárovať jednu elementárnu časticu náboja s jedným fotónom s rekordnou silou. Naša metóda a výsledky podstatne zvyšujú dostupnú silu spárovania spinu s fotónom, čo je kľúčová požiadavka pre rýchle, vysoko presné kvantové operácie na veľké vzdialenosti, ktoré sú samotným srdcom kvantového počítania.

Čerešničkou na torte môjho doktorátu bola úspešná prezentácia našich výsledkov na konferencii v Davose pred celosvetovou komunitou špičkových vedcov a velikánov v mojom odbore a prvoautorská publikácia v prestížnom časopise Nature Communications. Následné uznanie a ocenenie od najväčších svetových odborníkov boli pre mňa veľkou odmenou za roky náročnej práce, ktorá dlho vyzerala ako slepá ulička. Koniec dobrý, všetko dobré.

3. Aké ďalšie projekty, ktoré považuješ za kľúčové pre tvoju kariéru, si realizoval?

Okrem môjho hlavného projektu som počas doktorátu prispel aj k trom ďalším kvantovým technológiám, menovite k zostrojeniu supravodivej diódy, k prvému úspešnému nábojovo-fotónovému spárovaniu v germániu a k zostrojeniu špeciálneho qubitu, ktorý zjednocuje výhody polovodiča a supravodiča do jedného zariadenia. Výsledky zo všetkých týchto projektov boli nakoniec publikované v Nature Communications, čo tiež považujem za veľký úspech.

Za kľúčový pre moju ďalšiu kariéru však nepovažujem žiadny čiastkový výsledok ani jednotlivé “tvrdé” zručnosti, ale celkovú skúsenosť zo špičkového svetového prostredia, ktorá mi zmenila perspektívu a vybudovala schopnosť viesť a riadiť seba, projekt, či tím.

4. Aké sú tvoje skúsenosti so spoluprácou s inými výskumníkmi či inštitúciami? Aké rozdiely vo výskume vnímaš na Slovensku a v zahraničí?

Prvou veľkou zmenou perspektívy bolo rozbitie mojej ilúzie o tom, aký som makač. Porovnanie so študentami a vedcami, ktorí excelovali na najlepších svetových univerzitách, človeku preškáluje a zreálni sebavedomie. Bolo to “na pokoru”. Strávil som šesť rokov v medzinárodnej komunite ľudí, ktorí seriózne a úprimne podriadili celý svoj život namáhavému hľadaniu pravdy o tom, ako sa veci majú. A nie z túžby po peniazoch, uznaní, sláve, pohodlí, ale iba z detskej zvedavosti, ktorú zobrali vážne, skultivovali a pozdvihli na tú najvyššiu úroveň.

Ďalšou detskou črtou, ktorú si mnohí profesori napriek kultivovanému intelektu, svetovým úspechom a paťcifernému platu paradoxne zachovali, je to, že sa nebrali príliš vážne. Vládla tam mimoriadne otvorená a priateľská atmosféra, kde sa všetci oslovovali krstnými menami, mali otvorené dvere, ostali v bare na kampuse na pivo… Neriešilo sa, kto má väčší zoznam titulov, publikácií, citácií, h-index, …

Osviežujúca a obohacujúca pre mňa bola tiež národnostná a kultúrna diverzita. Inštitút so zhruba tisíc zamestnancami zahŕňal 80 národností. Človek v takomto prostredí zrelativizuje niektoré veci, ktoré dovtedy považoval za absolútne, ale zároveň ocení hodnoty zdieľané naprieč kultúrami, ako sú pravda, rešpekt, čestnosť, pracovitosť, …

Fascinujúce bolo tiež zažiť vyladený podporný systém, ktorý bol nastavený tak, aby sa vedci mohli venovať vede a nestrácali čas so zbytočnosťami, ktoré ich zdržujú a vyrušujú. Veci, na ktoré nie je nevyhnutná kreativita vedca, boli delegované na asistentov, grantových úradníkov, informatikov, technikov, manuálnych pracovníkov, … Zároveň bol systém vyladený tak, aby boli vedci čo najspokojnejší. V ponuke boli dôverník, mentor, facilitátor konfliktov, terapeut, kouč, kaderník, masér, tréner prezentácie, písania, vedenia času a ľudí, a tiež park s jazierkom, bar s terasou, posilňovňa a iné športoviská.  Šťastný vedec je produktívny vedec. Ale to platí v každom kreatívnom povolaní a snáď vo všetkých povolaniach.

Transformujúce pre mňa boli aj množstvo a šírka rozhovorov, stretnutí, diskusií, debát, kolokvií s hosťami, prednášok, rešpektujúcich hádok o tom, ako sa veci majú a ako to overiť, vyvrátiť, lepšie odargumentovať… Neboli iba prílepok k “ozajstnej” vedeckej práci, ale tvorili jadro vedeckej práce. A toto sa nedialo iba v rámci vedeckej skupiny, či oddelenia, ale dokonca naprieč vednými odbormi. Jeden príklad za všetky: každý piatok podvečer sa konala celoinštitútna akcia s názvom “Think and drink”, kde sa po prednáške o konkrétnej téme pre široké publikum rozpútala vášnivá diskusia v neformálnej atmosfére pri občerstvení. Matematik ponúkol svoj pohľad a nápad biológovi, neurovedec fyzikovi, chemik astronómovi, … Vedec netúži poznať iba svoj úzky výsek reality. Vedec túži vedieť všetko. Nezriedka sa debata zvrhla aj na témy o histórii a filozofii vedy, o metóde a limitoch vedy, o úlohe a cieli vedy, ktoré podľa mňa tiež vedcovi náleží premyslieť.

5. Ktorý mentor hrá v tvojej kariére významnú úlohu a prečo?

Dôležitú úlohu na mojej ceste zohral môj PhD. supervízor, Georgios Katsaros. Aj keď som sa naňho počas ťažkých časov doktorandského projektu neraz hneval, zvaľoval naňho čiastkové neúspechy a slepé uličky, spätne vnímam jeho veľký vplyv. Vedúci výskumnej skupiny nie je ten, čo všetko vie. V skutočnosti vie o mojej téme oveľa menej ako ja. Podľa mňa je fér povedať, že doktorand pozná danú úzku tému najlepšie zo všetkých ľudí na svete. Dá sa povedať, že vedúci výskumnej skupiny je skôr menežér, líder, mentor a kouč, ako vedec, v tom bežnom ponímaní. Spätne vidím, že Georgios sa tejto úlohy zhostil skvele: pozýval ma spolutvoriť projektovú víziu, robiť kľúčové rozhodnutia, zdelegoval mi vedenie iných, kládol tie správne otázky. Motivoval ma, keď som potreboval motiváciu, dal mi pokoj, keď som potreboval pokoj. A to najhlavnejšie, vnímal ma ako integrálnu osobu s výzvami aj mimo práce a bol vždy ochotný vypočuť a pomôcť. Dal mi oveľa viac tým, že veci nerobil za mňa, ale pomohol mi ich urobiť samému.

Moji priatelia by považovali moju odpoveď za neúplnú, keby som vynechal mojich kľúčových akademických mentorov, ktorí sú už dávno mŕtvi: Aristoteles, prvý vedec a učiteľ vedcov, a najmä Tomáš Akvinský, ktorých som študoval po večeroch, zásadne rozšírili moje myslenie. Aj keď mnohé ich konkrétne vedecké poznatky sú už dnes úsmevné a dávno prekonané, ich metóda, jasnosť, šírka, hĺbka a láska k pravde ma učia hľadať pravdu horlivo, poctivo, vytrvalo a všade tam, kde sa len môže objaviť.

6. Čo ťa najviac inšpiruje vo vede a čo ťa motivuje pri práci na náročných projektoch?

Robím vedu, lebo svet je úžasný. Úžas je túžba vedieť. Všetci ľudia prirodzene túžia vedieť. A tí, ktorí si detský úžas zachovajú a skultivujú, sa stanú filozofmi alebo vedcami. Ja som si detský úžas zachoval a preto sa stále pýtam “a prečo?” Na vede sa mi najviac páči to, že je slobodná. Táto sloboda je kontrastom k servilnosti, podriadenosti – skutočná veda neslúži nijakému ďalšiemu cieľu, ale jej cieľ, ktorým je poznanie, je cieľom postačujúcim a vznešeným sám o sebe. Tomáš Akvinský hovorí, že pre dokonalosť ľudskej spoločnosti je potrebné, aby sa niektorí ľudia celkom oddali hľadaniu pravdy. Táto myšlienka so mnou rezonuje – jednak pre ušľachtilosť vlastnú tomuto povolaniu, ale tiež pre jeho povznášajúce účinky na celú spoločnosť. V náročných situáciách ma motivuje práve vedomie tejto vnútornej hodnoty, bez ohľadu na to, či to bude rýchlo ocenené alebo komerčne využité.

7. Máš nejaký zaujímavý príbeh alebo moment, ktoré ovplyvnili tvoju výskumnú cestu?

Vedecká práca je skôr mravčia, ako séria heuréka momentov. No mne sa predsa len jeden taký moment plný emocií pošťastil. Po mnohých márnych pokusoch, mesiacoch beznádejného skúšania podobného postupu a slepých uličiek som zrazu na obrazovke rozoznal niečo čudné. Odpojil som z prístroja jeden kábel, ktorý som intuitívne podozrieval, že spôsobuje šum, a voilà! Objavil sa efekt, ktorý demonštroval kvantovo-koherentnú interakciu jedného elementárneho náboja s jedným fotónom. Okamžite, síce nie nahý z vane ako Archimedes, som sa rozbehol za šéfom pozdieľať túto radostnú novinku. Pre neho to bol extra dôvod na radosť, lebo v slabšej chvíľke zhruba dva roky predtým sa so mnou stavil, že dokým neobjavíme tento jav, nebude jesť sladkosti. Pre kontext, dovtedy nemal problém pravidelne zjesť tabuľku čokolády na posedenie.

8. Prečo sa rozhodol vrátiť na Slovensko a pracovať na SAV?

Rozhodnutie vrátiť sa malo dva dôvody. Prvým a hlavným bola moja rodina, priatelia, komunita, vzťahy a väzby, ktoré sú pre mňa hlboko osobné a nenahraditeľné. Nie všetko sa dá vyvážiť peniazmi či kariérou. Druhým dôvodom, možno menej bežným, ale pre mňa tiež dôležitým, bola určitá forma záväzku – nehanbím sa povedať – lásky voči krajine, v ktorej som vyrástol. Tak ako si človek nevyberá rodinu podľa jej dokonalosti, bohatstva, vzdelanosti či kultúrnosti, ale zostáva s ňou práve pre túto hlbokú vnútornú spätosť, podobne som to mal aj ja so Slovenskom. Slovensko nie je objektívne najlepšie, ale je moje. Ako píše Chesterton: “Rím nemilovali preto, že bol veľký. Rím bol veľký preto, že ho milovali.”

9. Ako si predstavuješ svoj príspevok ku svetovému pokroku v kvantových technológiách?

Keby som prioritne hľadal globálny dopad v kvantových technológiách, prijal by som ponuku na postdoktorandskú pozíciu na špičkové svetové pracoviská ako Oxford, Delft, či Lausanne, kde mi ponúkali dvoj- až trojnásobný plat, alebo do Hong Kongu, kde chceli k môjmu platu pridať ešte jednu nulu. Ja som si však vybral lokálny dopad. V určitom zmysle sa dá povedať, že moje ciele sú väčšie ako svetový pokrok v kvantových technológiách, aspoň ja ich považujem za hodnotnejšie. Ak sa mi podarí aspoň trošku prispieť k tomu, aby sa akademické a univerzitné prostredie stalo miestom, ktoré neformuje len „zamestnancov pre trh práce“, ale vychováva intelektuálne zrelých a veľkodušných ľudí so širokým myslením, takých, ktorí sa neboja veľkých otázok a dokážu na ne tvorivo a hodnotne odpovedať, a zároveň budúcich lídrov, ktorí budú s horlivosťou viesť ďalšie generácie, potom verím, že moja vízia môže mať dopad nielen iného rozmeru, ale aj úplne iného charakteru.

10. Aká je tvoja vízia pre kvantové technológie (budovanie laboratórií, vzdelávanie, medzinárodné spolupráce) na Slovensku?

Namiesto konkrétnych plánov na laboratóriá a granty by som rád upriamil pozornosť na niečo dôležitejšie a hlbšie. Na postoj, ktorý by mal formovať každé akademické a vedecké prostredie: veľkodušnosť. Veľkodušnosť znamená hľadať veľké veci, veci hodné veľkej cti. Nie pre samotnú česť a dupľom nie pre nejaký ešte menší cieľ ako zisk alebo slávu, ale pre ich vnútornú hodnotu, vznešenosť, šľachetnosť. V akademickom kontexte by to napríklad znamenalo dať prednosť projektom, ktoré sa snažia pochopiť podstatu sveta a prírody, pred tými, ktoré rýchlo prinášajú aplikovateľné či komerčné výsledky. Alebo by to znamenalo, že vychovávanie študentov by sa neobmedzovalo na masový a efektívny prenos zručností na trh práce, ale chápalo by sa ako formácia celistvých osobností ľudí, ktorí sa neboja premýšľať vo veľkom, ktorí si kladú ťažké otázky, a poctivo a tvorivo hľadať odpovede. Veľkodušnosť by sa prejavovala aj v každodenných akademických postojoch, v ochote deliť sa o myšlienky bez závislosti na autorských bodoch, v schopnosti nechať vyrásť mladšieho kolegu, v pripravenosti zastávať sa pravdy aj vtedy, keď to nie je výhodné. Znamenalo by to atmosféru, kde sa neusilujeme o najväčší počet publikácií, ale o najväčšiu pravdivosť. Takéto prostredie by v konečnom dôsledku nebolo len ľudskejšie, ale aj efektívnejšie. Mám pocit, že moja výzva je nestratiť z dohľadu túto veľkodušnosť.

Rozhovor pripravila: Diana Cencer Garafová, QUTE.sk – Národné centrum pre kvatnové technológie