Teadlased näitasid, et kvantarvutite revolutsioon võib olla lähemal kui seni arvatud

Las-Vegases CES elektroonikanäitusel tehtud pilt IBM-i Q System One kvantarvutist, millest sai esimene ahelatel põhinev kommertskvantarvuti maailmas. Foto: Ross D. Franklin/AP/Scanpix

Kuigi kvantarvutite igapäevane rakendamine jääb veel unistuseks, tõestab värske teadustöö, et ka «mürarikkad» kvantarvutid on suutelised mõnes ülesandes klassikalistest masinatest ette jõudma.

Kvantarvutite võidujooksus võib pühaks graaliks nimetada kvantüleoleküt - olukorda, kus kvantarvuti lahendab tava-arvutile võimatut probleemi. Üleolekuks valmistudes olid teadlased seni sunnitud kasutama n-ö mürarikkaid ja vähevõimsaid kvantarvuteid (ingl NISQ ehk Noisy Intermediate-Scale Quantum), millel tava-arvuti ees eelist ei ole. Värskes uuringus näitasid aga teadlased IBMist ning erinevatest maailma ülikoolidest, et teatud juhtudel võib kvantarvutite revolutsioon saabuda aga juba enne täieliku üleoleku saavutamist.

Kui igapäevases kasutuses olevate arvutite südametes on transistoritel põhinevad bitid, mille väärtuseks saavad olla 0 või 1, siis kvantarvutites täidavad informatsiooniühikute rolli nn kvantbitid. Viimaste eripäraks on see, et nad järgivad kvantmehaanika seadusi, mis lubab neil esiteks justkui omada mitu väärtust (0 ja 1 samal ajal) ning teiseks olla seotud teiste kvantbittidega. Esimest fenomeni nimetatakse superpositsiooniks, teise nähtuse nimeks on kvantpõimumine.

Kuna superpositsioon ja põiming on ülimalt haprad omadused, kõige olulisemaks väljakutseks on selliiste kvantarvutite ehitamine, kus need omadused piisavalt kaua püsiksid. Isegi üksikud soojuskiired võivad rikkuda arvutuskäiku ning see esineb väljundis vigadena, mida nimetatakse müraks. Vastumeetmeteks arendatakse erinevaid vigade parandamisstrateegiad. Teine eesmärk, mille üle teadurid päid murravad, on leiutada rakendusi avanevatele võimalustele, mis annaksid eelise klassikaliste arvutite suhtes ka lähiaja vähevõimsaid ja mürast mõjutatud masinaid kasutades.

Ajakirjas Nature Physics ilmunud artiklis kirjeldab rahvusvaheline teadlaste tiim uusimaid saavutusi algoritmide loomises kvantarvutite jaoks. Töö üheks tulemuseks oli algoritm müraste kvantarvutite jaoks, mis on matemaatiliselt tõestatuna efektiivsem kui klassikalise arvuti lahendus.