Google väidab: kvantüleolek on käes - mida see tähendab?

 (149)
Google väidab: kvantüleolek on käes - mida see tähendab?
Neli kvantbittiFoto: Erik Lucero via The New York Times

Google väidab, et on jõudnud kvantüleoleku faasi. Millega on täpselt tegu, aitavad selgitada spetsialistid Tartus asutatud kvantarvutamise ettevõttest Ketita Labs.

Alustuseks selgitame, mida tähendab üldse kvantarvutamine. Sisuliselt on tegemist täiesti uue arvutamise viisiga, mille puhul ei rakendataks tavamaailmast ning hetkel meie arvutites kasutusel olevaid klassikalise füüsika reegleid. Neid asendataks mikroskoopilisele maailma omased “kvantomadused”, mis on vastuolus meie intuitiivsete arusaamadega.

Näiteks, klassikaline bitt ehk teave, võib olla ühes kahest olekust - "0" või "1". Kvantbitt võib olla korraga aga kahes olekus (nn superpositsioon), mis viib selleni, et kvantarvuti on võimeline paljusid arvutusülesandeid täitma oluliselt kiiremalt kui tavaarvuti. Mõnede tehete puhul, mis võtaks tavaarvutil tuhandeid aastaid, võib kvantarvuti vastuse leida vaid sekunditega.

... aga kvantüleolek?

Ja nii jõuamegi kvantüleoleku juurde. Google väidab, et on valmis ehitanud kvantarvuti ning programmeerinud selle nii, et see näitab selgelt kvantüleolekut, ehk arvuti on võimeline arvutusi läbi viima nii nagu see klassikalises maailmas poleks võimalik. Näiteks kulus Google-i kvantarvutil kolm minutit ja kakskümmend sekundit ülesande jaoks, mille jaoks moodne superarvuti vajab 10 000 aastat.

Seotud lood:

Kuna kvantarvutamise praktilist demonstratsiooni on oodatud juba aastaid, on tegemist tõsise teadusliku ja tehnoloogilise läbimurdega. Seda eriti vaatepunktist, et mitmed kriitikud on öelnud, et kuigi teoreetiliselt on tegemist hea mõttega, pole kvantarvutamine reaalselt võimalik.

Ketita Labsi spetsialistide sõnul, kes ise tegelevad kvant-klassikaliste hübriidalgoritmide arendamisega, et tulevikus nende abiga välja töötada paremaid keemilisi lahendusi, näiteks ravimeid või uusi akutehnoloogiaid, on kogu leiutise juures üks oluline "aga". Arvuti on hetkel programmeeritud nii, et see on võimeline ülikiiresti tegema suvalist, kasutut arvutust, kuid kvantüleoleku demonstreerimisest ei järeldu, et sellel peab olema ka praktiline väärtus.

Mis edasi?

Seega on ülioluline, et juhul, kui kvantüleoleku demonstratsioon tõepoolest tõsi on, rakendataks arvuti seninägematu võimsus praktilisteks arvutusteks, millest meile kõigile kasu võiks olla. Ketita Labsi esindajate sõnul võiksid sellest kõige enim mõjutatud valdkonnad ollagi seotud näiteks materjaliteaduste ja kvantkeemia ning ravimitega, millega nad ise tegelevad, kuid ka finantsturgudel toimuva ennustamise ja kliimaprobleemide lahendamisega.

Kokkuvõtlikult on jätkuvalt peamiseks probleemiks konstrueerida ja programmeerida kvantarvutid tulevikus selliselt, et need lahendaks neid küsimusi, mille lahendamise tarbeks meil neid reaalselt vaja on. Lihtsalt PR-eesmärgil tehtud kvantarvutused ei näita kuidagi nende kommertsiaalset üleolekut tavaarvutite suhtes.

Veel üks huvitav fakt - teatavasti on tavaarvutite võimekuse kasvu tihti seotud nn Moore'i seadusega, mille kohaselt arvutusmasinate võimsus kahekordistub umbes 1,5 aastaga. Google'i hinnangul võiks kvantarvutite puhul olla see kasv veelgi kiirem ning võimsus võiks sama aja jooksul kasvada lausa neli korda.