/nginx/o/2024/10/18/16426805t1hbc77.png)
:format(webp)/nginx/o/2025/02/14/16654333t1h7d0b.jpg)
USA ettevõte PsiQuantum väidab, et esimene kaubanduslikult kasutatav kvantarvuti võib neil olla valmis juba 2027. aastaks. Kuid kas ettevõtted suudavad nii kiires tempos kohaneda, on teine küsimus. Wall Street Journali tehnoloogiakonverentsil tehtud küsitluse kohaselt on tehnoloogiajuhid praegu keskendunud hoopis muudele teemadele, nagu tehisintellekti usaldusväärsus, ja uued USA tehnoloogiapoliitikad ning kvantarvutus on jäänud varju, ehkki seal võib üsna pea saabuda suur maailma muutev läbimurre.
Californias Palo Altos asuv idufirma PsiQuantum arendab kvantarvuteid nii Austraalias kui Chicagos, kus sellest saab kavandatava Illinois' kvant- ja mikroelektroonikapargi (Illinois Quantum and Microelectronics Park) põhirentnik. Ettevõtte asutaja ja teadusjuht Pete Shadbolt rõhutab, et kiiremaks arenguks kasutatakse olemasolevat taristut, mida praegu rakendatakse tavaliste arvutite tootmiseks.
Kuigi kvantarvutite potentsiaal on ammu teada – eelkõige ravimite väljatöötamises, finantssektoris, energeetikas, lennunduses ja pooljuhtide tootmises –, on tehnoloogia endiselt liiga palju vigadele kalduv, sellel põhinevaid ärilahendusi ei saaks veel hakata laialt rakendama.
Viimased teadusuuringud näitavad siiski, et olukord võib üsna ruttu muutuda.
Kvantarvutite areng on jõudmas murdepunkti
Viimase kümnendi jooksul on kvantarvutite arendajad keskendunud süsteemide suurendamisele, lisades üha rohkem kvantbittide (qubit) arvutamisvõimsust. Kvantbitid on kvantinfo ühikud, mis põhinevad näiteks elektroni spinnil või footoni polarisatsioonil. Seni on need nähtused olnud siiski liiga vigaderohked, et käivitada arvutites praktilisi kasutatavaid algoritme.
Nüüd on aga ettevõtted nihutanud fookuse veavabade kvantbittide loomisele, mida nimetatakse loogilisteks kvantbittideks. Need koosnevad mitmest füüsilisest qubit'ist, mis ühiselt suudavad vigade arvu piisavalt vähendada, et juba keerukaid algoritme käivitada, kirjutab New Scientist.
Augustis avaldas Google uuringu, mis näitas, et loogiliste kvantbittide loomisel ei muutu vead eksponentsiaalselt hullemaks, vaid jõuavad hoopis piirini, kus neid on võimalik hallata ja süsteemi laiendades isegi vähendada. See saavutatakse informatsiooni hajutamisega mitme kvantbiti vahel, nii et ühe vea korral ei mõjuta see kogu arvutust.
Meet Willow: Our state-of-the-art quantum chip. It's the first quantum chip to show exponential error reduction as qubits scale, paving the way for large-scale, fault-tolerant quantum computers. Dive in → https://t.co/Lr1vkZk1QT pic.twitter.com/8VkiXQ694u
— Google Quantum AI (@GoogleQuantumAI) December 9, 2024Microsofti kvantarvuti kasutab aga teistsugust riistvaralahendust kui Google'i oma – see toetub magnetväljas lõksu püütud laetud osakestele, mitte ülijuhtivatele traadikomponentidele.
See võimaldab kasutada spetsiaalset veaparandustehnikat, kus kvantbitid paiknevad neljamõõtmelises hüpertahukakujulises geomeetrias, kirjutatakse vastavas teadustöös.
Väljakutseid veel jätkub
Erinevalt klassikalistest arvutitest, mis töötlevad andmeid nullide ja ühtede jadadena, kasutavad kvantarvutid kvantbitte, mis võivad samaaegselt esindada nii olekuid 0 kui 1 – see on nähtus, mida nimetatakse kvantsuperpositsiooniks. See lubabki kvantarvutitel korraga läbi töötada tohutuid andmehulkasid.
Kujutlegem, et otsime labürindis väljapääsu: tavaline arvuti prooviks iga rada ükshaaval, kvantarvuti aga hindaks kõiki võimalusi korraga, leides kiireima lahenduse, tuuakse The Conversationi artiklis näide. See muudab kvantarvutid erakordselt võimekaks optimeerimisülesannetes, kus tuleb leida parim lahendus tohutu hulga võimaluste hulgast.
Siiski on kvantarvutid oma olemuselt veel väga ebakindlad. Kuna kvantbitid võivad eksisteerida mitmes olekus korraga, ei ole arvutuste tulemused alati üheselt kindlad.
Seetõttu tuleb kvantarvutites algoritme sageli korduvalt käivitada ja tulemusi statistiliselt analüüsida, et leida kõige tõenäolisem lahendus, kirjutab The Conversationi artiklis kaasprofessor Domenico Vicinanza Anglia Ruskini ülikoolist. «Lisaks esinevad kvantarvutites tehnilised väljakutsed,» kirjeldab autor, «nagu madalad töötemperatuurid – paljud süsteemid töötavad peaaegu absoluutse nulli (-273,15 °C) juures.»
Kõik kokku nõuab keerukat jahutustehnoloogiat ja spetsiaalset juhtimisloogikat, mis muudab kvantarvutid võrreldavaks pigem kiirendite, näiteks graafikaprotsessorite (GPU) või programmeeritavate loogikavõrkudega (FPGA), kui klassikaliste protsessoritega, kirjutab Forbes.
Mis saab lähitulevikus?
Kuigi kvantarvutite kommertskasutus on veel üsna algfaasis, toimub selles valdkonnas praegu kiire areng. Lisaks suurtele tehnoloogiahiidudele nagu IBM ja Google on turule sisenemas teisigi uusi tegijaid, näiteks Euroopa ettevõtted IQM ja Pasqal ning idufirmad Alice & Bob.
Google'i viimane kvantarvutikiip Willow demonstreeris juba olulist edasiminekut – mida rohkem kvantbitte süsteemi lisati, seda vähem vigu see tekitas. See viitab, et tööstus on liikumas suunas, kus kvantarvutid muutuvad aina usaldusväärsemaks ja kaubanduslikult kasutatavaks.
/nginx/o/2025/02/14/16654363t1h2125.jpg)
IBMi ja Berkeley ülikooli teadlased on juba näidanud, et isegi suhteliselt väikeste (127 kvantbitti sisaldavate) kvantarvutitega saab klassikalisi arvuteid edestada näiteks materjalide modelleerimisel. IBM usub, et tööstuses võib tõeline murdepunkt saabuda siis, kui kvantprotsessorid jõuavad 100 000 qubit'i mahuni.
Lühemas perspektiivis on tõenäoline, et kvantarvutite kasutamine jääb peamiselt pilveteenuste pakkujate, nagu Google Cloudi, Amazoni ja Microsoft Azure'i valdkonda, kuna iseseisvad kvantarvutite paigaldused jäävad seni üsna haruldaseks ja kulukaks.
Kas kvantarvutusest saab uus tehisintellekt?
Forbes märgib, et kvantarvutite areng meenutab praegu üsna palju tehisintellekti arenguteekonda. Kriitikud on kvantarvutite suhtes siiski skeptilised, nimetades neid lihtsalt teadusprojektideks või isegi pettuseks. Samas on paljud tehnoloogiad, sealhulgas tehisintellekt, saanud algselt just sarnast vastukaja, kuid hiljem tõestanud oma väärtust.
Kui võrrelda kvantarvutite hetkeolukorda tehisaru arenguga, võib väita, et kvantarvutid on täna just seal, kus tehisintellekt oli umbes 2015. aastal – ümbritsetuna väga suurest põnevusest, kuid pakub veel väga vähe praktilist rakendust. Viis-seitse aastat hiljem oli aga tehisintellekt muutunud peaaegu kõikjal esinevaks rakendatavaks tehnoloogiaks.
On täiesti võimalik, et järgmise paari kuni kümne aasta jooksul jõuab ka kvantarvutus tasemele, kus see hakkab muutma meditsiini, energeetika ja andmetöötluse valdkondi viisil, mida praegu veel ei suudeta täielikult ette kujutada. Kvantarvutite ajastu võib olla lähemal, kui me arvame.
Allikad: Wall Street Journal, New Scientist, The Conversation, Forbes