Venemaa kvantkeskuse peadirektor Ruslan Yunusov rääkis sellest, mida uus tehnoloogia annab inimkonnale
Inimkond läheneb järjekordsele tehnoloogilisele verstapostile, mis muudab maailma sama dramaatiliselt nagu tule taltsutamine, ratta uuesti leiutamine või elektri avastamine. Viimane kord, kui selline Rubicon möödus meie põlvkonna silme all, oli seotud arvutite tulekuga. Nüüd oleme teadlaste sõnul järgmise aasta revolutsioonist - kvantarvuti esilekutsumisest - mitme aasta kaugusel. Ja need pole lihtsalt toredad sõnad: Euroopa Liit teatas, et investeerib Quantum Flagship programmi 1 miljard eurot. Võrdluseks võib öelda, et see moodustab veerandi suurest hadroni põrkijast - suurimast teaduslikust installatsioonist, mis on kunagi tsivilisatsiooni ajaloos loodud.
Meie koht uues maailmas sõltub suuresti sellest, kas Venemaast saab üks kvantvõistluse võiduriike või jätab ta järgmise tehnoloogilise hüppe vahele. Kõrvalejäämine oleks eriti solvav, sest jämedalt öeldes on kahel kolmandikul maailma juhtivatest kvantfüüsika professoritest vene perekonnanimed, kuigi nad töötavad sageli maailma erinevates ülikoolides. Selle meie potentsiaali kasutamiseks kogus Vene Kvantikeskus Londonis konverentsil parimaid mõtteid.
Rääkisin Venemaa kvantkeskuse peadirektori, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaadi Ruslan Yunusoviga sellest, miks rahvas kvanttehnoloogiaid vajab.
Ruslan vastab kõigepealt naiivsele küsimusele: milleks meil üldse kvantarvuteid vaja on? Mis teile praegune ei sobi? Tõepoolest, vastavalt Moore'i seadusele ja nii iga kahe aasta tagant kahekordistub elektroonikaseadmete võimsus, miks mitte lahendada uusi probleeme klassikaliste arvutite arvutusvõimaluste suurendamisega?
- Kohe alguses sõnastati Moore'i seadus erinevalt: iga 1,5 aasta järel kahekordistub transistoride arv. Kuid nüüd areng edeneb ja kahekordistub iga 2 aasta tagant. Vaatame nüüd muid parameetreid, näiteks kella kiirust, mis määrab arvuti kiiruse. Siin oleme juba 10 aastat tagasi lagedale jõudnud. Kui meenutada, siis 30 aastat tagasi oli heade seadmete sagedus 1 megahertsi, 20 aasta pärast jõudsime 1 gigahertsini ehk protsessor hakkas töötama 1000 korda kiiremini. Ja siis jõudsid nad 3 gigahertsini ja tekkis stagnatsioon. Sest jõudsime füüsiliste piirideni. Isegi puhtteoreetiliselt ei saa me kella sagedust suurendada üle 10 gigaherci. Siin on näide teile, kui tehnoloogia ületab mingeid füüsilisi piire. Kui vaatate kaugemale, siis sõna otseses mõttes viie aasta pärast satume veel ühte barjääri. Ütlesite, et Moore'i seaduse uue versiooni kohaselt peaks mikrolülituste transistoride arv kahekordistuma. Ja varsti jõuame tõdemuseni, et üks transistor peab koosnema aatomitest. Ja see on juba võimatu.
Mida teha?
- Üks lahendusi on lihtsalt kvantarvutid. Need võimaldavad teil kiiresti lahendada mõned probleemid, millele klassikalise arvuti jaoks tavaliselt ei pääse. Lihtsaim rakendus on koodide purustamine, salajaste sõnumite dekrüpteerimine. Mida klassikalise arvuti jaoks kulub miljardeid aastaid, teeb kvantarvuti, mille võimsus on 1000 kvitti (kviit on kvantarvuti teabe element, nagu natuke klassikalises arvutis - autor), teeb seda minutitega. Kvantarvuti teine rakendus on andmete otsimine suurtest andmebaasidest. Tänapäeval salvestatakse tohutul hulgal andmeid lihtsalt töötlemata, lootes, et kunagi on olemas suur töötlemisvõimsus, mis neid andmeid analüüsida suudab. Kvantarvutid saavad sellega hakkama.
Reklaamvideo:
Kui suur on tõenäosus, et esimene kvantarvuti on venelane?
- minimaalne, sest kvantarvutit ei kuvata ühe päeva jooksul. Sama sammude jada: kõigepealt peate tegema ühe kbiidi, seejärel 2, 10, 30 … Juba 300 kbitiga saate lahendada hulga probleeme, mis ületavad superarvutite võimu. Nüüd eeldame, et järgmise 3 aasta jooksul ilmuvad 50-bitised universaalarvutid. Tõenäoliselt juhtub see Ameerika Ühendriikides või Euroopas Ameerika ettevõtete osalusel. Võrdluseks on Venemaal käivitatud projekt 2 quitiga arvuti loomiseks. See tähendab, et oleme juhtivatest tegijatest maha jäänud, kuid sellegipoolest siseneme nende tehnoloogiate arendamise riikide ringi. Siiani on meie investeeringute tase võrreldamatu. Ainuüksi Google investeerib 100 miljonit dollarit kvantarendusse ja meil on konsortsium, mis tegeleb kokku kahe kubitiga, palju vähem. Kuid siin, nagu maratonil: oluline on mitte ainult võita,aga lihtsalt jookse. Sest kui lõpetasite vähemalt teises laines, saate turuosa. Täna on Venemaa jaoks piisav ülesanne olla liidrite grupis.
Kas oskate hinnata turu suurust? Kui suur on jackpot, mille nimel kvantjooksus osalejad võistlevad?
- Numbrite andmine on täiesti tänamatu, kuid kuidagi arvasime, et pooljuhtide ja laserite turg on umbes 3 triljonit dollarit aastas. On ootusi, et uuel turul pole vähem. Kui kvanttehnoloogiad tõesti sisenevad igasse koju, on turg täiesti hiiglaslik.
Ja mida nad saavad tuua igasse koju? Mis kasu on tavainimesest, kui kvantarvuti lahendab keerulisi teaduslikke probleeme?
- Näiteks tavalisele inimesele meeldivad pangakaardid, kust on võimatu raha varastada. Selle absoluutse kaitse tagab kvantkrüptograafia. Muide, sellist turvalist sidet saab läänest juba osta ja plaanime need seadmed aasta lõpuks omada. Kvantarvutid ja kvantsimulaatorid võimaldavad leida uusi omadusi omavaid materjale. Täna kaalub auto 2 tonni ja kaalub … 20 kilogrammi. Võite selle käsitsi kätte võtta ja kuhugi riiulisse panna. Füüsika seisukohalt pole siin mingeid keelde, kuid tavapärased arvutitehnoloogiad ei võimalda selliseid lahendusi leida. Ja kvantarvuti on võimeline nende omadustega materjali jäljendama. Või ülijuhtivus toatemperatuuril. Nad on selle probleemiga võitlenud mitu aastakümmet, kuid ei suuda seda lahendada. Ja see muudab meie elu täielikult ümber:me unustame, mis on energiakadud. Saame luua võimsaid magnetvälju, mis mahutavad lendavaid autosid ja magnetlevitatsioonironge. Nad sõidavad lennuki kiirusega ja on väga odavad.
Te räägite koostööst lääne partneritega. Mida saame neile pakkuda? Meil pole palju raha. Tugevaid teadlasi on, kuid paljud neist töötavad tänapäeval Lääne ülikoolides …
- Kummalisel kombel on meil palju teadlasi, kes realiseerisid end edukalt Läänes, kuid naasid ja käivitasid Venemaal laborid. Selliste projektide toetamine on meile väga kasulik. Seega luuakse meie riigis maailmakogemusega koole.
Jaroslav KOROBATOV
