Justinas Auškelis

Gegužę Vilniaus universitetas (VU) pasirašė sutartį su Poznanės superkompiuterių ir tinklų centru (PSNC) – pirma institucija Vidurio Europoje, prisijungusia prie IBM kvantinio tinklo. Šis bendradarbiavimas VU ir nacionaliniu mastu suteikia infrastruktūrą akademinei bendruomenei naudotis kvantinėmis technologijomis ir plėtoti naujas mokslo ir studijų kryptis kvantinių skaičiavimų srityje.

Pasak sudarant sutartį dalyvavusių VU Matematikos ir informatikos fakulteto profesorių Povilo Treigio ir Remigijaus Paulavičiaus, jei norime būti technologijų priešakyje, ši sutartis suteikia naujų galimybių tirti ir studijuoti kvantinius skaičiavimus, taip pasirengiant išnaudoti potencialą technologijų, kurios ateityje žada pranokti klasikinius kompiuterius įvairiose svarbiose srityse: nuo vaistų kūrimo iki finansų rinkų modelių optimizavimo.

Ne tik technologija, bet ir mokomoji medžiaga

„Kvantinės technologijos labai brangios. Pvz., superkompiuterio kaina svyruoja nuo kelių iki dešimties milijonų eurų, o kvantinių kompiuterių žemiausia riba – 60–70 milijonų eurų. Mažai valstybei pačiai plėtoti tokias technologijas būtų per brangu. Todėl reikėjo galvoti apie bendradarbiavimą“, – teigia prof. P. Treigys.

Prof. Povilas Treigys

„Bendradarbiavimas su PSNC neatsitiktinis. Šis centras yra alternatyvų neturintis kvantinių technologijų lyderis Vidurio ir Rytų Europos regione. Apskritai mūsų partnerystė našiųjų skaičiavimų srityje trunka daugiau nei dešimtmetį. Dabar ir patys galėsime naudotis PSNC turimais resursais: tiek išbandyti pačius pajėgiausius kompiuterius ir visą infrastruktūrą, tiek keistis idėjomis ir gerosiomis praktikomis kvantinių technologijų srityje“, – sako prof. R. Paulavičius.

Anot jo, perimdami patirtį iš PSNC galėsime dar tikslingiau investuoti į kvantines technologijas. PSNC, priklausantis Lenkijos mokslų akademijos Bioorganinės chemijos institutui, buvo pirmoji institucija Vidurio Europoje, 2022 m. vasarį prisijungusi prie IBM kvantinio tinklo. Numatyta, kad 2025 m. centras turės ir fizinį kvantinį kompiuterį.

„Šiuo metu turime galimybę tinkle prieiti prie JAV esančių kvantinių skaičiavimų. Tačiau vien prieigos neužtenka. Kad galėtume ja naudotis, turime pasitelkti VU esančią HPC (High Performance Computing) infrastruktūrą. Lietuvoje esame našiųjų skaičiavimų lyderiai, natūralu, kad PSNC norėjo bendradarbiauti būtent su VU“, – aiškina prof. P. Treigys.

Kaip teigia jo kolega prof. R. Paulavičius, VU taip pat įgijo plačią prieigą prie PSNC parengtų mokomųjų resursų, kuriuos sieks išversti ir tobulinti, kad adaptuotų medžiagą lokaliai, be to, sudaryti sąlygas į šį procesą įtraukti ir kaimyninių šalių rinkas. Kita vertus, PSNC įsipareigojo organizuoti mokymus ir parengti specialistus, kurie, perėmę technologiją, galėtų mūsų šalyje ir regione dalintis patirtimi.

Prof. Remigijus Paulavičius

Ateityje – kvantinių skaičiavimo kompetencijų centras ir naujos studijų programos

„Kvantinės technologijos – mokslo ateitis. Tačiau traukinys važiuoja dabar, jei neįlipsime, po poros metų būsim pavėlavę. Jei norime būti technologijų priešakyje, dabar yra palankus metas pradėti studijas, mokslą, taikymus kvantinių skaičiavimų srityje“, – įsitikinęs prof. P. Treigys.

Jam antrina jo kolega prof. R. Paulavičius: „Būtent dėl milžiniško kvantinių technologijų potencialo turėtume galvoti, kaip tapti paslaugų teikėjais, užuot buvę pirkėjais. Turėdami mintyje šią ambiciją, šiemet pasiūlėme įkurti kvantinių skaičiavimų ir tyrimų kompetencijų centrą. Tai – pirmoji iniciatyva Lietuvoje, siekianti sujungti mokslo institucijas ir įmones, suinteresuotas plėtoti mokslo ir verslo bendradarbiavimą kvantinių skaičiavimų srityje.“

Pasak mokslininkų, jau kitą semestrą VU studentai galės rinktis naują dalyką – įvadą į kvantinius skaičiavimus. Nuo kitų mokslo metų planuojama pasiūlyti ir daugiau kvantinėms technologijoms skirtų studijų programų.

Kad bendruomenė geriau įsisavintų naująsias technologijas, bendradarbiaujant su Poznanės Adomo Mickevičiaus universitetu ne tik verčiama mokomoji medžiaga, bet ir su kvantiniais skaičiavimais susiję mokslai populiarinami konkursuose: gegužę VU komanda dalyvavo PSNC organizuotame kvantiniame hakatone, kitąmet VU sulaukė pasiūlymo tokį konkursą organizuoti Lietuvoje.

Kur pritaikysime kvantines technologijas?

„Kvantiniai skaičiavimai yra grindžiami fizika, matematika ir informatika. Tai – tarpdisciplininė sritis, kur kelis dalykus turime sustyguoti, kad viskas veiktų“, – aiškina prof. P. Treigys.

Pasak mokslininko, kaip fizikos mokslų atšaka, kvantinė fizika yra sena sritis. Vis dėlto pačios technologijos, leidžiančios modeliuoti kvantą ir naudoti jį kaip skaičiavimo vienetą, yra dar labai jaunos: „Tik maždaug nuo 2010 m. tokio pobūdžio straipsnių kiekis mokslinėje spaudoje pradėjo didėti eksponentiškai. Kvantinių technologijų lyderė IBM pirmąjį viešai prieinamą kvantinį kompiuterį pristatė 2019 m. Pirmasis kvantinis kompiuteris startavo su 20 kubitų (kvantinio kompiuterio skaičiavimo vienetai) atmintimi, o šiandien turime 433 kubitų skaičiavimo mašiną. IBM teigia 2025 m. jau pristatysiantis 4000 kubitų atminties kvantinį kompiuterį.“

„Kvantinių kompiuterių potencialas ir ideologija – įgalinti žmones išspręsti tai, ko negali šiuolaikiniai klasikiniai kompiuteriai. Šios sritys – tai kriptografija, cheminių procesų simuliavimas, finansai, logistika ir kt. Pavyzdžiui, tai galėtų būti įvairūs optimizavimo metodai finansų rinkose“, – vardija prof. R. Paulavičius.

Pasak jo, kol kas šiuos klausimus žmonija sprendžia labai apytiksliai dėl tokių modelių sudėtingumo – remiantis algoritmų sudėtingumo teorija, net ir nežymiai padidinus uždavinį, jo sudėtingumas išaugs milžiniškai: „Jei naudodami kvantinį kompiuterį šiuos modelius sugebėsime pagerinti keliais ar net keliomis dalimis procento, gali gimti milijardiniai pelnai visame pasaulyje. Panašiai ir saugumo srityje. Esame saugūs tol, kol niekas negali nulaužti dabartinių saugumo standartų. Vis dėlto našesni kvantiniai kompiuteriai atvers tam realias galimybes, todėl svarbu pradėti ruoštis pokvantinei erai tiriant, kuriant ir diegiant kvantiniams kompiuteriams atsparius šifravimo sprendimus.“

Pasaulio galingieji investuoja į kvantines technologijas

Prof. P. Treigys pažymi, kad galingosios pasaulio šalys labai daug investuoja į kvantines technologijas: „Kadangi jų vystymosi tempas milžiniškas, ateityje valstybių investicijos augs eksponentiškai. Būtent todėl būdų, kaip atkreipti Lietuvos dėmesį į itin greitai besivystančią kvantinių skaičiavimų sritį, turime ieškoti dabar, sutelkdami pajėgas į žinias apie technologiją ir jai skirtus mokslinius tyrimus.“

Jo teigimu, būtent dabar reiktų susitelkti, kad VU taptų kvantinių technologijų centru, plečiant bendradarbiavimą tiek lokaliu, tiek regioniniu mastu.

Jo kolega pabrėžė, kad nors kvantinių technologijų lyderės yra JAV, pagal investicijas į kvantines technologijas pasaulyje pirmauja Kinija, kuri 2022 m. joms skyrė 15 milijardų JAV dolerių. Europoje pagal investavimą lyderiauja JK, Vokietija, taip pat Prancūzija, Danija, Šveicarija. Vokietijoje vyriausybės priimtas sprendimas iki 2026 m. į universalaus kvantinio kompiuterio kūrimą iš viso investuoti 3 mlrd. eurų. Apskritai prognozuojama, kad iki 2030 m. kvantinės kompiuterijos rinka viršys 4531,04 mlrd. JAV dolerių, o jos augimo tempas sieks 28,2 proc.

Būtent todėl VU mokslininkai pabrėžia būtinybę jau dabar investuoti į kvantines technologijas Lietuvoje, kad ateityje galėtume patys prisidėti prie jų vystymo.