A Lendület program

Legeza Örs Lendület-ösztöndíjas kutató

Legeza Örs mta.hu

Kutatási téma

Kvantumfizikai rendszerek jobb megértése, a kvantummechanika alaptörvényeire épülő új matematikai algoritmusok kifejlesztése

Az új felfedezést, vagyis az összefonódott állapotokon alapuló algoritmusok vizsgálatában elért eredményeit a tudományos életben elsőként publikálta. Véleménye szerint az algoritmus hatékonysága éppen abban rejlik, hogy a klasszikus fizikától eltérő, csak valószínűsíthető állapotokkal leírható kvantumfizikai rendszerek megértése szintén csak az összefonódott állapotokon keresztül lehetséges.

Az általa és más nemzetközi kutatók - zürichi kvantumkémikusok, berlini matematikusok és egy bécsi kvantum-információelméleti csoport - által kidolgozott matematikai algoritmusok több tudományterületen alkalmazhatóak: a szilárdtest-fizika, a kvantumkémia, a statisztikus fizika, a kvantumoptika és a kvantum-információelmélet veheti hasznukat.

Legeza Örs számára a nemzetközi terepen látott értékek közül az értékteremtő munka becsülete, elismerése és tisztelete jelent követendő példát. Mindegy, mivel foglalkozik, milyen területen tevékenykedik valaki, ha a tőle telhető legjobban teszi, az "társadalmi erény"-nek számít.

Befogadó intézet

Magyar Tudományos Akadémia, Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtest-fizikai és Optikai Intézet

A kutatócsoport működési időszaka

2012-2017

Kutatócsoportjának tagja

Barcza Gergő

Interjú a kutatóval

Az interjú 2012. július 16-án jelent meg az mta.hu-n.

Legeza Örs elméleti fizikus Svájcból tér haza a Lendület programnak köszönhetően. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban olyan algoritmusok fejlesztésén dolgozik munkatársaival, amelyek segítségével jobban megismerhetők a fizikai komplex rendszerek. Eredményeik számos tudományterületen utat nyithatnak a modellezésre alkalmas, programozható molekulák létrehozása felé.

Kísérlet vagy elmélet? – az egyetemet és a doktori képzést viszonylag rövid idő alatt elvégző és számos téma iránt érdeklődő fizikus sokáig nem tudott további pályafutásáról határozni, hiszen egy ideig nem volt biztos abban, gyakorlati vagy elméleti kutatóként szeretne-e inkább elhelyezkedni. "A diplomamunkám témája egyszerre épült kísérleti és elméleti alapokra, és akkor még azt gondoltam, lehetséges e két területen párhuzamosan kutatómunkát végezni. Hamarosan rádöbbentem, hogy az egyes szakterületek nagyfokú specializálódása miatt el kell köteleződni valamelyik mellett, így 1995-ben úgy döntöttem, az elméleti irányt választom. Ekkor kerültem Sólyom Jenő fizikus csoportjába."

Az MTA akadémikusa különleges hatással volt Legeza Örsre, aki egyik legnagyobb példaképének tartja a professzort. "Elsajátíthattuk problémamegoldó készségét, valamint a feladatok részekre bontásának és elemzésének tudományát. A fizikusi pályán ez az egyik legjelentősebb képesség, továbbá követendő minta" – véli a tudós.

A már doktori címmel rendelkező kutató pályafutásának fontos mérföldköve egy 1999-ben, a németországi Erlangenben tartott előadása volt, amely után állásajánlatot kapott. Bernd Hess professzor felkérte,, hogy fejlesszen ki egy új algoritmust a molekulák elektronszerkezetének hatékony meghatározására. Közel két évig kereste a megfelelő szabályrendszert, azonban ezt követően olyan nehézségekbe ütközött, amelyek megoldása a kvantum-információelmélet alkalmazásához vezetett. Az új felfedezést, vagyis az összefonódott állapotokon alapuló algoritmusok vizsgálatában elért eredményeit a tudományos életben elsőként publikálta. Véleménye szerint az algoritmus hatékonysága éppen abban rejlik, hogy a klasszikus fizikától eltérő, csak valószínűsíthető állapotokkal leírható kvantumfizikai rendszerek megértése szintén csak az összefonódott állapotokon keresztül lehetséges.

"Példaként említhető a klasszikus számítógépek információkódolása, amely a 0 és az 1 bitállapotok szerint történik, míg egy kvantumszámítógép esetében a 0 és 1 bitek lineáris kombinációja adja az információtárolás elemi alkotórészét, az ún. qubit-eket. Ezekből olyan összefonódott állapotokat lehet létrehozni, melyek kihasználásával a sebesség és az információtárolás exponenciális növekedését lehetne elérni, de ennek hasznosulása a mindennapi életben még korántsem nyilvánvaló. Első lépésként meg kell érteni és szimulálni kell tudni a kvantumfizikai rendszereket."

Az általa és más nemzetközi kutatók – zürichi kvantumkémikusok, berlini matematikusok és egy bécsi kvantum-információelméleti csoport – által kidolgozott matematikai algoritmusok több tudományterületen alkalmazhatóak: a szilárdtest-fizika, a kvantumkémia, a statisztikus fizika, a kvantumoptika és a kvantum-információelmélet veheti hasznukat.

Legeza Örs korábban az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban mágneses anyagok és korrelált elektronrendszerek viselkedését vizsgálta, az elmúlt hetekben pedig, a kutatóintézet több egykori diákját bevonva, itt kezdte meg új kutatócsoportjának megszervezését. Tervei szerint magyarországi munkája mellett zürichi feladatait sem adja fel teljesen: egy kvantumkémiai csoporttal folytatja közös kutatásait.

A svájci laborban a csoport tagjaival együtt az átmenetifém-klaszterek elektronállapotait vizsgálja, amelyek fontos szerepet játszhatnak különböző biokémiai reakciókban. Olyan eredményeket sikerült elérniük, amelyek létrejötte standard módszerek használatával nem lett volna lehetséges, ezért a kutató további, hosszú távú együttműködést tervez a svájci csoporttal.

"Kutatómunkám interdiszciplináris jellegéből adódóan eddig különböző nemzetiségű fizikusokkal, matematikusokkal, programozókkal dolgoztam együtt. Véleményem szerint csak akkor lehetünk sikeresek, ha szorosan kapcsolódunk az európai kutatási programokhoz, kutatóintézetekhez és egyetemekhez. Ezért csoportom tagjait több ízben is szeretném külföldre küldeni, hogy ott szerezhessenek tapasztalatot" – számolt be terveiről a tudós. Eddigi nemzetközi együttműködésben végzett tevékenysége is arra ösztönzi, hogy "lendületes" kutatócsoportjában sem csak fizikusokkal, hanem matematikusokkal és vegyészekkel keresse a választ kvantummechanikai kérdésekre.

A fizikusnak a kutatás és munkatársainak ösztönzése mellett a jövő nemzedékére is gondja van, hiszen az Eötvös Loránd Tudományegyetemen idén ősztől speciális előadás-sorozattal szeretné megteremteni a lehetőségét, hogy számítógépes programjait oktatási célra is felhasználhassák.

Legeza Örs számára a nemzetközi terepen látott értékek közül az értékteremtő munka becsülete, elismerése és tisztelete jelent követendő példát. Mindegy, mivel foglalkozik, milyen területen tevékenykedik valaki, ha a tőle telhető legjobban teszi, az "társadalmi erény"-nek számít.

"Magyarország kitűnő oktatási rendszerének és a tervezhetőbb munkafeltételeknek köszönhetően a háború előtt jelentős innovációs központnak minősült. Örvendetes lenne, ha mindezt ismét elmondhatnánk hazánkról" – osztotta meg gondolatait a négygyermekes édesapa, aki előtt nem ismeretlenek az olyan éjszakák, amelyeken úgy írja rendszeralakító algoritmusait, hogy közben kicsi gyermeke a vállán szundikál.