Kvantarvutid hiilivad vargsi lähemale ({{commentsTotal}})

Autor/allikas: Stephanie Simmons/UNSW

Kvantarvutitel on potentsiaali muuta radikaalselt lugematuid valdkondi, alates interneti turvalisusest lõpetades uute ravimite välja töötamisega. Rahvusvaheline töörühm teatab nüüd kahes töös, et suudab teha kvantbittidega arvutusi enam kui 99-protsendilise täpsusega ja talletada neid üle 35 sekundi.

Ränil põhinevad transistorid tekitasid elektroonikatööstuses revolutsiooni. Pooljuhtseadeldised muutsid juurteni seda, kuidas inimesed omavahel suhtlevad ja erinevaid masinaid, nagu autosid, külmkappe, televiisoreid, kontrollivad. Ometigi on mitmeid probleeme, millest isegi kaasaegsemate klassikaliste arvutite võimsusest vajaka jääb. Eriliselt puudutab see mikro- ja nanomaailma, mille kirjeldamine on klassikalisest maailmast oluliselt keerukam. Kuigi teoreetiliselt saaks näiteks uusi ravimite toimeained disainida nagu uusi autosid, on see klassikaliste arvutitega sisuliselt võimatu.

Lahenduseks on kasutada arvutusteks andmekandjaid, mis on ise kvantosakesed. Kui klassikalised transistorid saavad võtta vaid kaks väärtust, siis kvantbitid kujutavad nende superpositsiooni, mis peegeldab võimalust leida seda mõõtmise järel ühest või teisest olekust. Kvantbittide eelis ei avaldu aga enne mitmete kvantbittide kaasamist. Lihtsustatuna peab kahe tavalise biti oleku kirjeldamiseks kasutama vaid kahte informatsiooniühikut. Kahe kvantbiti kirjeldamiseks aga nelja, kolme kvantbiti jaoks juba kaheksat jne. Paarisaja superpositsioonis oleva kvantbiti kirjeldamiseks kuluks juba 2E300 klassikalist bitti ehk rohkem, kui universumis osakesi leidub.

Samas ei hakka kvantarvutid klassikalisi arvuteid täielikult asendama, kuna eelised avalduvad vaid olukordades, kus on võimalik teha paralleelseid arvutusi. Klassikaliste algoritmide korral pole neist oluliselt kasu. Kvantarvutitega ei kahane mitte üksikute tehete tegemiseks kuluv aeg, vaid tulemuseni jõudmiseks tehtavate sammude arv.

Uut tüüpi arvutite kasutuselevõttu on samal ajal raskendanud tehtavate arvutuste täpsus. Mida rohkem kvantbitte kasutakse, seda ebatäpsemaks need reeglina muutuvad. Kui teadlased saavad arvutusi tehes vaid nentida, et saadud tulemus on 50 protsendi tõenäosusega õige, nagu paar aastat tagasi kordarvude algarvudeks jagamisel, ei saa kvantarvutite hooleks elu ja surma puudutavate otsuste tegemist usaldada.

Nõnda kujutab Austraalia teadlaste juhitud töörühma uued saavutused märkimisväärset edusammu. Ränil põhineva „tehisaatomi“ elektroniga tehteid tehes leidis töörühm, et sellel põhinev kvantarvuti eksis vähem kui ühel juhul sajast. Kuigi vigade sagedus võib esmapilgul sellegipoolest vastuvõetamatuna tunduda, jääb see alla kriitilise piiri, alates millest pole võimalik harva esinevaid vigu spetsiaalsete algoritmidega parandada.

Veidi erineva koosseisuga töörühm jõudis sarnasele tulemusele tehes tehteid ka loodusliku fosfori aatomi väliskihi elektroniga. Arvutuste täpsus ulatus 99,99 protsendini ja ühe kvantbiti eluiga 35 sekundini, mis on kvantmaailmale iseloomulike protsesside kiirust arvestades terve igavik. Töörühm leiab seeläbi, et kvantarvutid võivad olla reaalsusele lähemal, kui teadlased lootnud on. Iroonilisena võib edu võtmeks olla just räni.

Kvantarvutite saabumise mõju ühiskonnale on aga hetkel raske hinnata. Prognooside kohaselt muudavad kvantarvutid hetkel andmete krüptimiseks kasutatavad võtted kasutuks.

Uurimused ilmusid ajakirjas Nature Nanotechnology.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Allikas: Nature Nanotechnology



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: