Akadēmiķis Andris Ambainis

Quantum Computer Science (QCS) ir ES 7. ietvara pētniecības projekts, kurā Latvijas Universitāte koordinē Eiropas līmeņa konsorciju, kurā ietilpst 8 universitātes un zinātniskie institūti no 7 valstīm.

QCS projekta pētnieciskā tēma ir kvantu skaitļošana – jauna zinātnes nozare, kas savieno kvantu mehāniku (fizikas nozari, kas pēta dabas likumus atsevišķu elementārdaļinu un atomu līmenī) un datorzinātni. Kvantu mehānika ļauj būtiski paplašināt datoru iespējas, jo kvantu mehāniskām sistēmām ir daudz vairāk iespējamo stāvokļu nekā klasiskām (ne–kvantu) sistēmām.

Divi būtiskākie kvantu skaitļošanas pielietojumi ir kvantu datori un kvantu šifrēšanas sistēmas. Kvantu dators ir dators, kas apstrādā informāciju, izmantojot kvantu mehāniskas sistēmas. Konkrētām skaitļošanas problēmām kvantu datori būs daudz ātrāk nekā tradicionālie datori. Kvantu šifrēšanas sistēmas nodrošina šifrēšanu ar augstāku drošības pakāpi nekā iespējams ar tradicionālajām metodēm. Šobrīd kvantu datori eksistē matemātisku modeļu un maza izmēra prototipu līmenī, bet kvantu šifrēšanas sistēmas jau ir komerciāli pieejamas.

ES 7. ietvara programma atbalsta pētījumus kvantu skaitļošanā caur Informācijas un Komunikācijas Tehnoloģiju (IKT) programmas apakšprogrammu “Future and Emerging Technologies“ (FET, latviski – “Nākotnes tehnoloģijas“). FET mērķis ir atbalstīt fundamentālus pētījumus, kas var tālākā nākotnē būt lietderīgi IKT nozarē.

Caur FET apakšprogrammu tiek atbalstīti 10–15 projekti kvantu skaitļošanas jomā. Viens no šiem projektiem ir QCS, kas pēta kvantu skaitļošanas datorzinātņu aspektus. Konkrētāk, tiek pētīti šādi jautājumi:

1. Jaunu kvantu algoritmu izstrāde.

Mērķis: izstrādāt skaitļošanas metodes, ko varēs izmantot uz kvantu datora. Piemēram, tiek pētīts, kā kvantu datoru varētu izmantot lineāru vienādojumu sistēmu risināšanai.

2. Kvantu efektu izmantošana komunikācijas problēmām.

Mērķis: izstrādāt metodes, lai kvantu efektus izmantotu efektīvākai datu pārraidei vai drošākai šifrēšanai. Piemēram, kā uzlabot kvantu šifrēšanas sistēmu drošību, lai tā balstītos uz pēc iespējas mazāku skaitu pieņēmumu par to, kā funkcionē šifrēšanas ierīces.

3. Matemātisku metožu izstrāde kvantu un klasiskajai skaitļošanai.

Mērķis: ideju apmaiņa starp kvantu un tradicionālo skaitļošanas teoriju, pielietojot idejas no tradicionālās skaitļošanas teorijas kvantu skaitļošanas problēmām un otrādi.

Lai QCS projekts tiktu apstiprināts, tam bija jāiziet ļoti stingra atlase. FET konkursos ir liela tematiska brīvība. Tiek prasītas tikai 2 lietas. Pirmkārt, projektam jābūt saistītam ar IKT jomu. Otrkārt, projektam jāpēta radikāli jaunas idejas, kas varētu būtiski mainīt IKT jomu. No visiem projektiem tiek atlasīti 7–10% vislabākie. QCS gadījumā projekts tika atkārtoti uzlabots (ņemot vērā recenzentu ieteikumus), līdz tas tika apstiprināts.

Administratīvais slogs QCS projektam ir bijis diezgan neliels. Projekta atskaites tiek prasītas reizi gadā un to apjoms 7. ietvara projektiem ir būtiski mazāks nekā ESF un ERAF projektiem.