bilde ko parada kad esi afk par ilgu
0
blogs

#Nakotnes datoru petijums

Blogu izveidoja Ābols • 2017. gada 28. novembrī, 02:26

Pavisam nesen Latvijas Universitātes Datorikas fakultātes profesors Andris Ambainis – līdz šim visjaunākais akadēmiķis LZA vēsturē – saņēma Eiropas pētniecības padomes (European Research Council) grantu. Pirmo reizi prestižo finansējumu ieguvis pārstāvis no Latvijas. Andris Ambainis, kas pašlaik visas pasaules mērogā jau atzīts kā viens no vadošajiem pētniekiem savā nozarē, sadarbojoties gan ar speciālistiem no Latvijas, gan ārzemju zinātnieku grupām, veiks globālas nozīmes pētījumus kvantu datoru jomā. Pašreizējā pētījuma mērķis ir novērtēt kvantu ierīču izmantošanas robežas un priekšrocības.


Automatizēta domāšana

Kvantu dators pamatā ir ierīce, kas no ierastajiem datoriem atšķiras galvenokārt ar informācijas apstrādes un glabāšanas veidu – tā balstās kvantu mehānikā. Kvantu fizika apraksta fizikas likumus atsevišķu atomu un daļiņu līmenī, un šie likumi būtiski atšķiras no klasiskās fizikas likumiem.

Kvantu datorā informācijas pamatvienība ir kubits, kas (atšķirībā no ierastā bita) ļauj vienlaicīgi apstrādāt daudz lielāku vērtību skaitu nekā „parastajiem” datoriem. Kvantu datora uzbūvēšana ir viens no mūsdienu zinātnes lielākajiem izaicinājumiem.

Šobrīd profesors A. Ambainis pēta, ko ar kvantu datoriem iespējams izrēķināt. „Šai tēmai ir dažādi aspekti, piemēram, pēdējo gadu laikā strādājām pie algoritma, ar kuru risināt lineārus vienādojumus. Esam strādājuši pie loģikas formulu risināšanas uz kvantu datora. Vēl viens saistīts jautājums, pie kā esam strādājuši, ir kvantu datoru robežas, respektīvi, kādas ir tās problēmas, ko kvantu datori nevar atrisināt, cik liels ir paātrinājums, ko dod kvantu dators, salīdzinot ar normālajiem datoriem.”

Līdz šim veiktie pētījumi vainagojušies ar nozīmīgiem atklājumiem un ļauj attīstīt tālākos meklējumus, taču, lai padziļināti iepazītu kvantu ierīču īpašības, tiek izveidotas arvien jaunas pieejas. „Ļoti nozīmīga metode, ko esam izstrādājuši, kvantu datoru konstruēšanai balstās uz mācīšanās grafiem. Tās pamatā ir mūsu doktoranta Aleksandra Belova nopelns. Mācīšanās grafs ir struktūra, ar kuras palīdzību iespējams aprakstīt informāciju. Ar to var izveidot kvantu algoritmu. Turklāt, salīdzinot ar citām pieejām kvantu algoritmu izstrādei, šī pieeja ir tīri intuitīva. Viena no galvenajām problēmām kvantu algoritmiem ir tā, ka kvantu skaitļošana ir kaut kas pilnīgi atšķirīgs no tradicionālās skaitļošanas, tādēļ ir ļoti grūti izveidot kvantu algoritmus. Taču līdz ar mācīšanās grafu vesela kaudze tehnisku soļu tiek automatizēta un par tiem nav katru reizi jādomā,” stāsta Andris Ambainis.

Kvantu dators nojauc robežas starp zinātnēm

Mūsdienu pētniecībā (gan eksaktajās, gan arī humanitārajās zinātnēs) aizvien būtiskāka kļuvusi sadarbība starp dažādām nozarēm. Latvijas Universitātes pētnieki cītīgi strādā, lai veidotu simbiozi starp dažādām disciplīnām. ”Manos pētījumos aktuālas kļūst (un nākotnē kļūs vēl aktuālāk) kvantu skaitļošanas saiknes ar citām zinātnes nozarēm. Parādās interesanti veidi, kā kvantu skaitļošanas idejas var pielietot, lai risinātu kaut ko pavisam citā zinātnes nozarē. Gan risināmais uzdevums, gan risinājums pilnībā ietilpst tradicionālajā skaitļošanā – pats kvantu dators tur nav vajadzīgs, bet matemātiskās idejas nāk tieši no kvantu skaitļošanas. Man šķiet, ka šāda ietekme kļūst aizvien redzamāka. To varētu saukt par jauno attīstības tendenci,” vēstī Andris Ambainis.

Datorzinātnes, matemātikas un fizikas apvienošana ļaus pētniekiem atklāt ne tikai jaunus apvāršņus kvantu datoru potenciālā, bet arī apzināt iespējamos riskus, kas saistīti ar datu drošību. Viens no praktiskajiem ieguvumiem līdz ar kvantu datora attīstību ir kvantu efektu izmantošana, lai būvētu drošākas šifrēšanas sistēmas. Piemēram, kaimiņvalstī Igaunijā aktīvi darbojas plaša zinātniskā grupa kriptogrāfijā jeb šifrēšanas zinātnē. Taču viena no lielākajām cerībām ir, ka kļūs iespējams daudz ātrāk risināt sarežģītas matemātiskās problēmas algebrā un skaitļu teorijā. Latvijas zinātniskā grupa ir viena no vadošajām kvantu skaitļošanas teorijā – daudzi pētnieki pasaulē izmanto un attīsta Latvijā izstrādātās metodes. Zinātnieki no Kembridžas, no Parīzes, NEC firmas laboratorijās Prinstonā un no Singapūras kopā un paralēli ar latviešu zinātniekiem veic tik svarīgo zinātnisko darbu. „Pašreiz pētnieku grupa Austrijā ir nonākusi pie datora ar 14 kubitu lielu kvantu atmiņu. Turpinās mēģinājumi pabīdīt robežu aizvien tālāk un tālāk,” atzīst Andris Ambainis.

Kontrole pār strāvu un lādiņu elementārdaļiņu līmenī

Kopā ar profesoru A. Ambaini kvantu ierīču iespējas pēta Latvijas un pasaules zinātnē ne mazāk nozīmīgs zinātnieks – Vjačeslavs Kaščejevs. Kaščejeva nozare ir tieši saistīta ar nanoelektroniku. „Manā pētnieciskajā praksē no praktiskā viedokļa jāņemt vērā kvantu koherence un kvantu sapinuma efekts, kas ir kvantu datoru funkcionēšanas pamatā,” stāsta Kaščejevs.

Nesen Vjačeslavs Kaščejevs, līdzdarbojoties ar kolēģiem no Latvijas Universitātes, izstrādājis jaunu kvantu interferences pielietojumu nanoelektronikā. Jāpiezīmē, ka nanoelektronika ir viena no Eiropas Savienības un pasaules zinātnes prioritātēm. Pašreiz pētnieks strādā pie jauna projekta. „Izdevies pierādīt, ka viena regulāra kļuvusi nanotehnoloģijas ierīce – dinamiskais kvantu punkts – ļauj ar zināmu garantiju kontrolēt divus elektronus, kuri ir kvantiski saistīti. Tā saucamā kvantu saistība uz pieprasījuma ir viens no ļoti atraktīvajiem soļiem pretim kvantu skaitļošanas elektroniskai realizācijai, kam līdz šim piedāvātās iespējas bijušas ierobežotas. Pretstatā tradicionālajai pieejai, kas izmanto supravadāmību, mēs atradām veidu, kā šo sasaisti panākt pusvadītāja nanotranzistorā,” tā V. Kaščejevs.

Šāds atklājums pierāda to, ka drīzumā kvantu skaitļošana varēs norisināties praktiski un plašākā mērogā. „Nākamais solis (un pašreizējais šīs zinātnes nozares mērķis) ir panākt pietiekami pilnvērtīgu kontroli pār strāvu un lādiņu elementārdaļiņu līmenī. Elektrostatiska elementārdaļiņu manipulācija, izmantojot to lādiņu un iekšējo rotāciju jeb spinu. Un tieši dinamiskie kvantu punkti ir tas, kas pēdējos gados devis būtisku izrāvienu,” piebilst V. Kaščejevs.

V. Kaščejeva pētījumu tuvākais praktiskais mērķis ir fundamentālu kvantu robežu ierobežota elektronu skaitīšana. „Pietiekami ātra un maksimāli precīza skaitīšana ļautu ģenerēt strāvu, kas balstītos uz fundamentālajiem lielumiem, līdz ar to aizstātu esošos strāvas etalonus. To varētu saukt par pārdefinēšanu caur elektronu lādiņu frekvenci,” skaidro pētnieks.

Kvantu dators būs!

Minētie kvantu datoru pētījumi norit ciešā sadarbībā gan ar Latvijas zinātniekiem, gan laboratorijām Vācijā un Lielbritānijā un teorētiķu grupu Zviedrijā. Turklāt nupat esot sagatavots jauns apjomīgs projekts, kurā Latvijas zinātniekiem būs jāizstrādā teorētiskā bāze, bet eksperimentālo pusi jānodrošina pētniekiem-eksperimentatoriem no Francijas.

Pateicoties kubita spējai atrasties superpozīcijā (t. i. – atbilst vairākām vērtībām vienlaicīgi), ir zināms, ka ar laiku kvantu datori veiks aprēķinus ievērojami ātrāk par klasiskajiem datoriem. Salīdzinājumam – to, ko klasiskajam datoram atrisināt prasītu gadi, kvantu dators paveiks sekundēs. Tas nozīmē ārkārtīgi strauju attīstību informācijas drošības jautājumos un kriptoanalīzē.

Lai arī ir grūti paredzēt, kad tieši tiks radīts pietiekami spēcīgs kvantu dators, ir skaidrs, ka tas varētu notikt tuvākajās desmitgadēs. Latvijas Universitātes zinātnieku pētījumi šo brīdi tuvina. Jāatgādina, ka pirmie kvantu datori, lai arī ar salīdzinoši zemu kubitu skaitu, jau ir izgatavoti. Zinot, ka ikviens mazākais solis ir būtisks ceļā uz attīstību un pasaules izpratni, jāatzīst, ka Latvijas Universitātes pētnieki pārliecinoši soļo pretim jauniem sasniegumiem.


Vēl nav neviena komentāra, esi pirmais!
Vispopulārākie blogi šodien
Kristaps Porziņģis
Dzīves dati - Dzimis 1995. gada 2. Augustā (21 gads)Pozīcija - Spēka UzbrucējsKomanda- New York KnicksDrafts - 2015. gads (izvēlējās kā 4. spēlētāju)Apraksts - Basketbolu aizsācis...
4 komentāri
2
aye-aye
* Aye-aye (latviski ai-ai, bet viņš angliski krutāk skan) jeb slaidpirkstainis ir lemūrveidīgo pārstāvis, kas dzīvo Madagaskarā;* To sauc par aye-aye, jo būdams pārsteigts, tas izd...
2 komentāri
0
This new norm isn't something that Madden NFL 23 was prepared to face
Players who had accepted $80-90M deals are now seeking 120-140 million. The yearly impact has gone up from $15M to now averaging $30 million. It is not a secret that the representatives for the Davant...
0 komentāri
0
There's housing in the open international this is accessible to everyone
Like RuneScape Gold, there could be various and unique possibilities for individual improvement. But, it is best to create a single character in line with server. Collecting and crafting play an impor...
0 komentāri
0
Tomātu sēšanas atgādinājums
Nemanāmi ir pienācis jau marta vidus, jeb jau beigas drīzāk, kas dārza darbu darinātājiem liecina vienu – ir laiks sēt tomātus, lai maijā stādus varētu pārstādīt siltumnīcā un gaidīt sulīgos aug...
4 komentāri
0
Tower Defense spēles
Vēlos nedaudz uzrakstīt pāris rindkopas par "Tower Defense" spēlēm, kur reizēm dažiem rodas jautājums "kas tad tur tāds īpašs?"Kas tad īsti ir TOWER DEFENSE? Princips pa...
5 komentāri
0
Turcijā iespējams pilsoņkarš
Turcijas kurdu Tautas demokrātiskās partijas (HDP) līderis Selahatins Demirtašs pēc iepriekšējā vakarā notikušajiem turku nacionālistu uzbrukumiem partijas birojiem vairākās pilsē...
0 komentāri
0
Zilā brīnuma kameras atstāja pieci dzīvi palikušie
Sveiki,sis ir mans pirmais blogsLasot pasam sos materialus,nemaz prata nebij ienacis kad tik loti zinama vieta kurai ik ritu esmu gajis garam ir notikusas zverigas slepkavibas (materiali nemti no ...
0 komentāri
0
zemes lauva
Vārds hameleons cēlies no latīņu valodas vārda chamaeleō, kas latviski nozīmē zemes lauva.Hameleoni ir pazīstami ar spēju mainīt krāsu atbilsto...
5 komentāri
0
Cik tu esi vecs prātiņā? :D
 Mans rezultāts: 30Pārspējiet sīkie :D Smuki izdevas sataisit ka caur blogiem var jau testu aizpildit :) jej
78 komentāri
1
Migrants bamperis
Spānijas robežsargi aizturējuši kādu migrantu, kurš mēģinājies iekļūt Spānijā, noslēpies zem automašīnas bampera, vēsta tīmekļa medijs «The Local». Veicot...
4 komentāri
0
What is the max stage of fight in Runescape?
In the meantime, the Old School RS Gold group has an opportunity to replace the to be Tombs of Amascut rewards. They unveiled the rewards listing but after the demise of Nex, were given the idea that ...
0 komentāri
0
ātrs skrējējs
Kamieļi tika pirmo reizi izmantoti kā mājdzīvnieki pirms 4000 gadiemPasaulē ir apmēram 15 milijoni vienkupra kamieļu, kuri visi kalpo kā mājdzīvniekiVienkupra kamieļa sugas vā...
1 komentāri
0
harambe <3
Cilvēku DNS un gorillu DNS ir ļoti līdzīgiCilvēkam ar gorillu ir 95% - 98,5% līdzībaGorillas ir lielākie primātiVidējais tēviņš ir 1.65 - 1.75m garš un sver 1...
4 komentāri
0
This may prove to be true in FIFA 23 however
Sadly, each of Szczesny and Juventus have entered a phase of decline. After winning the league for nine consecutive years however, they've been outside the top three in the last two seasons. Despi...
1 komentāri
0
When will the next RuneScape Double XP Event?
In reality, no only is the event time-bound yet the most practical golden hat is able to being created to suit the your participation. Like their 2001 predecessors, Jagex states of Buy RuneScape Gold&...
0 komentāri
0
Do You Have an Interest in Purchasing a Church Carpet
In the most recent few years, the architectural style of churches has emerged as a significant trend that has had a significant impact on the people who attend services. This change in architectural s...
1 komentāri
0
RuneScape offered a straightforward factor-and click to fight style
According to the professional assertion from Steamforged, gamers will "craft and RuneScape Gold improve gadget and characters, improve their skills, make unique dinner recipes interact with NPCs ...
0 komentāri
0
Toč Wundža ar Bridžuku
3 komentāri
0
Klusinātājs
Vai kādam no Jums ir kāda nojauta, kāpēc armijai ir vajadzīga šī milzīgā konstrukcija, kas padara artilērija šāvienu klusāku par apmēram 20 decibeliem? Varbūt to izmanto kādas slepenās o...
3 komentāri
0