Lietuvoje apsilankęs pirmojo kosminio kvantinio kompiuterio kūrėjas prof. P. Waltheris: galimybės šioje srityje milžiniškos

Be kosmoso palydovų šiandien neįsivaizduotume savo kasdienybės: aplink Žemę skriejantys didesni ar mažesni aparatai „atsakingi“ už tokias svarbias sritis kaip interneto, TV ar radijo signalai, navigacinės sistemos, klimato bei kitų Žemės pokyčių stebėjimas ar net kai kurie bankomatai. Tačiau tobulėti visada yra kur – ir Lietuvoje apslinkęs austrų mokslininkas pasauliui siūlo naują idėją.

Profesorius dr. Philipas Waltheris – vienas ryškiausių kvantinių technologijų ekspertų, vadovaujantis Vienos universiteto Kvantinės optikos ir kvantinės informacijos grupei. Verta paminėti ir tai, kad jo mokslinis vadovas buvo prof. Antonas Zeilingeris, 2022 m. Nobelio fizikos premijos lauretas.

Sudėtingus kvantinės fizikos klausimus P. Walteris puikiai derina su kuriamomis realiomis technologijomis. Naujausias jo komandos pasiekimas – birželio mėnesį sėkmingai paleistas pirmasis istorijoje fotoninis kvantinis kompiuteris skirtas naudojimui kosmose. Toks kompiuteris savo skaičiavimams pasitelkia pavienes šviesos daleles – fotonus, todėl yra ypač jautrus, stabilus ir greitas. Dar svarbiau: kvantiniai kompiuteriai kosmoso palydovus įgalintų būti kur kas išmanesniais.

Lapkričio 14 d. P. Waltheris lankėsi Vilniuje, Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC), kur buvo pagrindinis pranešėjas kvantiniame hakatone „Quantum Boost 2025“. Pirmojo Baltijos šalyse tokio renginio finalo dalyviai turėjo puikią progą pasiklausyti vieno geriausių šios srities ekspertų įžvalgų.

Mokslininko mintys – apie sėkmingą kosminį kvantinį kompiuterį, šios technologijos galimybes ir hakatonų naudą.

(Prof. P. Waltherio pranešimas. FTMC nuotrauka)

Šią vasarą Jūsų komanda sėkmingai paleido pirmąjį istorijoje kosminį kvantinį kompiuterį. Kokių duomenų, rezultatų esat gavę, kas galbūt labiausiai nustebino?

Mes labai džiaugiamės, nes kol kas viskas veikia. Paleidimas įvyko birželio mėnesį, o po to reikėjo kelias savaites palaukti, kad įsitikintume, jog palydovas funkcionuoja. Tai normalu. Galėjome patikrinti, ar kiekviena sudedamoji dalis – fotonų šaltinis, procesorius, detektorius – dirba, ir turime ryšį su jomis. Kai viską patikrinome, buvo didžiulis palengvėjimas, nes mes sukūrėme dar tik pirmosios kartos sistemą.

Per tą laiką supratome, jog palydovų misijoms dažnai reikia kelių bandymų, kad būtų galima viską sutvarkyti taip, kad visos dalys veiktų kartu. Šiuo metu suderiname parametrus ir tiriame našumą. Lustas veikia, ir dabar esame procese, kai galima demonstruoti įdomias pritaikymo galimybes.

Nors dar nesam visko užbaigę, galėjom įsitikinti, kad kosminės misijos yra sudėtingesnės nei tikėtasi. Pavyzdžiui, kad yra skirtumas, ar kosmose skriedamas palydovas yra saulės pusėje ar ne. Mes naudojam pavienius fotonus, todėl net vienas „neteisingas“ fotonas daro įtaką. Taip pat sužinojome, kad temperatūros ciklai kosmose skiriasi nuo to, ką galima simuliuoti ar patirti Žemėje.

Tai mums yra vertingos pamokos kaip valdyti tokią sistemą. Šiuo metu galiu tik visų jūsų paprašyti laikyti kumščius, kad viskas ir toliau sektųsi gerai. Dabar išbandom sistemą ir tikimės, kad iki šių metų pabaigos turėsime pirmuosius rezultatus, kuriuos galėsime publikuoti.

Kodėl mums reikia kvantinių kompiuterių kosmose? Ar tiesa, kad pagrindinė priežastis – jog palydovai ne tik siųstų duomenis į Žemę, bet ir patys juos mokėtų apdoroti, analizuoti, ką įgalintų kvantiniai kompiuteriai?

Yra dvi priežastys – tiesioginė ir netiesioginė. Tiesiogiai, šiuo metu kosmose skrieja apie tūkstantį palydovų (greit jų padaugės iki kelių tūkstančių), kurie galėtų pasinaudoti įmontuotais kompiuteriais, pavyzdžiui, Žemės stebėjimui. Šie kompiuteriai turi būti labai efektyvūs dėl atšiaurių, sudėtingų kosminių sąlygų, ribotos energijos ir priklausomybės nuo saulės baterijų. Svarbu, kad palydovai siųstų tik apdorotus rezultatus, o ne didžiulius neapdorotų duomenų kiekius.

Netiesiogiai, kompiuteriai, sukurti veikti sudėtingomis kosmoso sąlygomis, tuo pat metu gali būti naudingi kitiems pritaikymams, kur svarbus efektyvumas ir galimybė laisvai apdoroti informaciją – pavyzdžiui, dronams ar automobilių sistemoms. Tai mus labiausiai motyvuoja.

(NASA nuotrauka)

Jūsų nuomone, kaip tokie renginiai kaip „Quantum Boost“ ar kiti hakatonai, gali padėti priartinti kvantines technologijas į mūsų kasdienybę?

Hakatonai yra labai naudingi, nes plečia mūsų akiratį apie kvantinius pasiekimus. Šioje srityje dirbama keliomis kryptimis. Pirmiausia, vyksta svarbūs akademiniai tyrimai, būtini naujoms įžvalgoms gauti. Šie tyrimai turėtų būti nepriklausomi ir ne visada orientuoti į praktinį pritaikymą.

Įžvalgos iš akademinio pasaulio turėtų būti perduotos startuoliams ar technologijų sektoriams, kurie pasakytų: idėja gera, galbūt galime ką nors patobulinti – pavyzdžiui, fotoaparato jutiklius. Startuoliai įvertina šias galimybes ir nusprendžia: mes tikime tuo ir galime tai pristatyti rinkai.

Visi šie elementai turi eiti išvien. Hakatonai man yra vienas iš būdų suburti skirtingus žmones kartu susiduriant su konkrečiu iššūkiu ar problema. Labai dažnai jie sugalvoja puikių idėjų, kurios gali iš karto tapti pagrindu susikurti naujai įmonei pasibaigus hakatonui.

Tai yra ekosistema – nuo akademinio pasaulio iki klientų ir pramonės, sudarant vertės grandinę. Galimybės milžiniškos. Kvantinė sritis vis dar labai turininga, joje vyksta daugybė naujovių. Ji įdomi, nes čia nėra tik vieno kelio eiti pirmyn, čia mes turime įvairovę. Kai kurios idėjos tikriausiai išnyks ir nebus tokios sėkmingos, bet atsiras ir kitų idėjų, apie kurias niekas anksčiau nebuvo pagalvojęs.

Pašnekovą kalbino FTMC Viešųjų ryšių ir komunikacijos skyriaus specialistas Simonas Bendžius