Kvantarvuti usaldamine läheb kalliks maksma ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Foto: Andrew Ostrovsky/Scanpix

Paistab, et kvantarvuti ehitamisel ei ole puudu vaid teooriast ja tehnilistest lahendustest, vaid ka rahast.

Eelmisel aastal tutvustasid Google'i insenerid 53 qubitti ehk kvantbitti haldavat kvantarvutit. Mehhaanilise maailma metafooridega harjunutel kulub aastaid, et harjuda kvantarvuti töö põhimõtete teemal peetavate vestlustega. Sestap piirdutakse veel tükk aega töötamise sisu selgitamise asemel kvantarvuti ja lauaarvuti töö tulemuste kõrvutamisega.

Google'i näites võrreldi värske kvantarvuti 200 sekundit kestnud tööd maailma võimsaima superarvutiga. Viimasel kulunuks sama tulemuse saavutamisele 10 000 aastat. Uudist kuulnud arvutimängu sõprade südameid võis läbida magusa valu tuksatus mõeldes kui sujuvalt ja graafilise detailsusega võiks sellise arvuti abil ekraanil vastaseid nottida. Mängusõprade kurvastuseks pole niipea lootustki kvantarvuti taha istuda. Tegemist on alles prototüüpide loomise ja kontseptsioonide testimisega. Kriitilisemad vaatlejad ennustavad pikka ootust. 

Põhjuseid on palju. Kvantbitid on mõjutuste suhtes äärmiselt tundlikud, mistõttu töö on vigaderohke. Google'i testis oli üle 99 protsendi arvutustöö tulemustest vigane ja vaid protsendi murdosa loeti õnnestunuks. Seega eeldab praktilisemasse kasutusse jõudmine seni veel leiutamata tehnoloogiaid, millega tagatakse samaaegselt teineteisele vastanduvaid alternatiivseid andmepositsioone kodeerivate ja omavahel põimunud informatsioonikandjate praktilisem haldamine.

Kvantbittidele rajatud arvutamise tööpõhimõte erineb tänasest transistoride seisunditele rajanevate bittide kontrollimisest ning eeldab ka teistsuguste nn kvantalgoritmide ja tarkvara arendamist. 

Samas saaks teha 300 kvantbiti abil korraga sama palju tehteid, kui leidub universumis aatomeid. Fantaasia väsib ära mõeldes, mida kõike võiks sellise haardega arvutuslikult läbi töödelda. COVID-19 teemalises meeleolus paistaks täna meie tehnilise nägemisvõime piiri taha peituv viirus rohmaka kamakana. Viirusele nime andva krooni iga valgulise ora külge võiks siduda kasvõi molekulaarse lipsu, muutes viiruse inaktiivseks jõuluehteks. 

Taolisele võimekusele mõtlemine on väga motiveeriv. Tänu sellele tegeleb kvantarvuti loomisega sadu uurimis- ja arendusrühmi kogu maailmas. Räägitakse kvant-ülimuslikkusest ehk "quantum supremacy" staatusest. Selle puhul lahendaks programmeeritav kvantarvuti ülesande, mis oleks nn tavalise arvuti põhimõttele rajanevale superarvutile praktilise aja jooksul võimatu. Viidates varasemalt kirjeldatud probleemidele, on palju neid, kes kahtlevad kvant-ülimuslikkuse saavutamise võimalikkuses.

Oodatavalt näeme lõikumas kahte maailma. Ühes on tavakodanikest maksumaksjad. Nende arusaamad rajanevad uudistes kirjeldataval. Näiteks võib tõlgendada Google'i uudise peategelast kui seni parimat tipparvutit 10 000 aasta kaugusele maha jätvat superlatiivi pakendatud raali, mis jõuab peagi poodidesse. Teise vektori moodustavad teadlased, kes põrkuvad kokku üha keerulisemate probleemidega. Iga väljakutse kallal nähakse vaeva, mistõttu nad avaldavad ka väikeste edusammude kohta teadusartikleid, mille sisu tõlgendatakse ajakirjanduses elujaatavate uudiste näljas maailmale läbi roosade prillide. Rahvusvaheline poliitika lisab olustikule oma konteksti, sest võimekat arvutit võib vaadata ka läbi võidurelvastumise prisma.

Öeldut tuleks meeles pidada seoses uudisega Hiina kvantarvutist, mis on tänasest superarvutist 10 triljonit korda võimsam. See süsteem kasutas footoneid, mitte madalal temperatuuril superjuhtivatel elektroonilistestel materjalidel rajanevaid kvantbitte. Tegemist on õigupoolest idee demonstratsiooniga. Keerulise füüsikalise eksperimendi käigus olevat õnnestunud juhtida 76 footoniga arvutusoperatsioone, millega saaks kirjeldada kümme kolmekümnendas astmes dimensioonilist seisundite ruumi tänastest superarvutitest 100 triljonit korda kiiremini. Võimsal superarvutil kuluks teoreetiliselt sama töö lõpetamisele 2.5 miljardit aastat. Sellisena kirjeldades poleks tulevikku vaja kuigi kaua oodata.

Kui vaid poleks ebamugavaid praktilisi küsimusi, nagu näiteks kust teadlased teavad, et nende kvantarvuti "arvutas" õige tulemuse kui ükski tavaline arvuti seda ei suuda? Järsku pakub kvantarvuti meile osavalt pakendatud väljamõeldisi? Tulemust saab kontrollida väiksema arvu kvantbittidega arvutuste kaudu. Antud artiklis tuuakse ära kuni 30 footoniga saavutatud tulemuse kontroll. Küsimuse peale, miks seda ei tehtud natukenegi suurema arvu footoniga, vastasid eksperimendi läbiviijad, et nad tahtsid seda 40 footoniga ka ise teha, kuid pidid töö pooleli jätma, kui olid kulutanud superarvuti aega 400 000 USA dollari eest ja vastust veel ei sündinud. Paistab, et kvantarvuti ehitamisel ei ole puudu vaid teooriast ja tehnilistest lahendustest, vaid ka rahast. 

Toimetaja: Maarja-Merivoo Parro

Allikas: "Portaal"

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: