Google väidab, et saavutas kvantüleoleku – mis toimub?

Kvantarvuti jahutussüsteem Foto: Erik Lucero/Google

Tehnoloogiahiid Google väidab, et lõi arvuti, mis on võimeline tegema arvutusi viisil, mis meile arusaadavas maailmas pole võimalik. Uurisime Tartus tegutseva kvantarvutamise iduettevõtte Ketita Labs juhilt Dirk Oliver Theisilt, mida tähendab väide, et Google saavutas selle sammuga kvantüleoleku.

Teeme alustuseks selgeks, mis on kvantarvutamine. Theisi sõnul on see fundamentaalselt uus arvutamise viis.

Meie kaasaegsed arvutid mobiiltelefonidest ja sülearvutitest kuni superarvutiteni on kõik nn «klassikalised» arvutid. Nad kasutavad meile tavakogemusest tuttavaid klassikalise füüsika reegleid. Kvantarvutamine seevastu toetub mikroskoopilise maailma seadustele ja kasutab selle nn kvantomadusi, mis on vastuolus meie intuitiivsete arusaamadega.

Kui klassikaline bitt on kas olekus «0» või «1», siis kvantbitt võib olla korraga mõlemas seisundis. Selle tulemusena on kvantarvuti võimeline arvutama kiirusega, mis jääb klassikalisele arvutile kättesaamatuks.

Kas kvantarvutamine on parem kui klassikaline arvutamine? «Ennustatakse, et kvantarvutid on oluliselt kiiremad teatavate – kuid mitte kõigi – arvutusülesannete lahendamisel. Sobiva algoritmi abil lahendab kvantarvuti sellise ülesande sekunditega, samas kui klassikalisel arvutil võib aega minna tuhandeid aastaid,» räägib Theis.

Kvantüleolek tähendab Theisi sõnul seda, et kvantarvutid on võimelised tegema arvutusi viisil, mis klassikalises maailmas pole võimalik. Selle esimest praktilist demonstratsiooni on maailm oodanud juba mõnda aega.

Mida täpselt Google väidab? Et nüüd see juhtuski. Google väidab, et on edukalt jõudnud ajaloolise teetähiseni: nad on ehitanud kvantarvuti ning programmeerinud seda viisil, mis näitab selgelt kvantüleolekut. Google-i kvantarvutil kulus kolm minutit ja kakskümmend sekundit ülesande jaoks, mille jaoks moodne superarvuti vajab 10 000 aastat.

«Kvantüleoleku demonstratsioon on teaduslik läbimurre, mida on raske üle hinnata. Kui see kinnitust leiab, siis vaigistab see kriitikud, kelle arvates kvantarvutamine on põhimõtteliselt võimatu,» ütles Theis.

Aga siin on ka «aga».  Google-i kvantarvuti on programmeeritud tegema superkasutut arvutust jahmatava kiirusega. Kvantüleoleku demonstreerimisest aga ei järeldu, et sellel peab olema ka praktiline väärtus.

Teadlased loodavad, et lähiaastatel on kvantarvutite abil võimalik lahendada ülesandeid, millel on oluline praktiline väärtus. Oodatavate rakenduste hulka kuuluvad nii finantsturgude ennustamine kui ka materjaliteadus (uute akude loomine), kvantkeemia (uute ravimite avastamine) ja isegi kliimaprobleemide lahendamine.

Seega on järgmiseks eesmärgiks ehitada ja programmeerida kvantarvutid lahendama kriitiliselt olulisi ülesandeid viisil, mis näitab nende üleolekut klassikalisest arvutist.

Ketita Labs on Tartus asutatud kvantarvutamise iduettevõte, ülikooli spin-off.

«Me arendame kvantklassikalisi hübriidalgoritme, mis kasutavad kvantarvutite eksponentsiaalset võimsust kvantkeemiliste süsteemide simuleerimisel selleks, et teha võimalikuks lähituleviku kvantarvutite kasutamine kommertsiaalsetel eesmärkidel. Võimalike rakenduste hulka kuuluvad nii uute ravimite avastamine kui ka uurimistöö uute akude arendamisel,» märkis Theis.