Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Profesors Andris Ambainis 2012. gada jūnijā. Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs.
Profesors Andris Ambainis 2012. gada jūnijā. Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs.
Profesors Andris Ambainis 2012. gada jūnijā. Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs. Latvijas Universitātes Datorikas fakultātes izlaidums 2010. gadā. Datorzinātņu doktora studiju programmas direktors profesors Andris Ambainis un rektors profesors Mārcis Auziņš.

Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs. LU Fizikas un matemātikas fakultātes tolaik vēl asociētais profesors Andris Ambainis zinātnes kafejnīcā "Mākslīgais intelekts" 2008. gada 29. aprīlī.
Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs. Profesors Andris Ambainis. Foto: Toms Grīnbergs, Latvijas Universitātes Preses centrs.
MĒNEŠA PĒTNIEKS: Andris Ambainis par kvantu skaitļošanu un talantīgiem studentiem
Ilze Dimanta, raidījuma „Zinātnes vārdā” vadītāja
02.07.2012

Latvijas Universitātes Datorikas fakultātes profesors Andris AMBAINIS 32 gadu vecumā kļuvis par jaunāko akadēmiķi Latvijas Zinātņu akadēmijas vēsturē, kā arī ir 2012. gada Eižena Āriņa balvas datorikā laureāts.

Piedalīties balsojumā par pētnieku

Profesors Andris Ambainis ir viens no vadošajiem kvantu skaitļošanas pētniekiem ne tikai Latvijas, bet arī globālā mērogā, un viņa pētījumu rezultāti ir starp visbiežāk citētajiem pasaulē. Ieguvis divus doktora grādus - datorzinātnēs Latvijas Universitātē, kā arī Kalifornijas universitātē Berklijā.

Satiekamies pirmdienas rītā. Sakiet, kāda izskatās jūsu pirmdiena?

Tā kā šobrīd ir sesijas laiks, šodien lekciju man nav. Pirmdiena tiks veltīta pētnieciskajam darbam, kā arī man ir norunāta tikšanās ar vienu talantīgu studentu, kurš raksta kursa darbu.

Kopumā esat apmierināts ar Latvijas Universitātes Datorikas fakultātes studentiem? Vai redzat viņus kā savas specialitātes nākamos kolēģus?

Ar studentiem fakultātē ir ļoti raibi. Ir gan čaklāki,  gan slinkāki. Labākie studenti šeit ir patiešām labi, taču kopumā varētu vēlēties, ka labo studentu skaits būtu proporcionāli lielāks. Toties ir izdevies sapulcināt nelielu pētnieku komandu un labākie no studentiem tajā ir, piemēram, Aleksandrs Belovs un Artūrs Bačkurs. Aleksandrs ir trešā gada doktorants, viņš jau ir sasniedzis tādu līmeni, ka viņa paveiktie darbi ir viena no lielākajām aktualitātēm mūsu nozarē globālā līmenī, un kad es aizbraucu uz kādu konferenci, tad mani vispirms iztaujā tieši par Aleksandru.

Vai varat  īsumā izstāstīt, kas tā kvantu skaitļošana ir un kāda ir tās nozīme mūsu sabiedrībā?

Kvantu skaitļošana savieno divas zinātnes nozares: kvantu fiziku un datorzinātni.

Kvantu fizika apraksta fizikas likumus, kas darbojas mikropasaulē, atsevišķu atomu un daļiņu līmenī. Šie fizikas likumi ir būtiski atšķirīgi no parastās fizikas. Kvantu skaitļošana pēta, kā šīs atšķirības varētu izmantot, lai uzbūvētu ātrākus datorus un drošākas šifrēšanas sistēmas.

Cik plaši ir  pētīta šī joma Latvijā un pasaulē?

Kvantu skaitļošana pasaulē ir ļoti aktuāla. Pirms divdesmit gadiem bija tikai desmit līdz divdesmit pētnieki, kas ar to nodarbojas. Tad tika atklāts, ka kvantu datoriem būs nopietni praktiski pielietojumi šifrēšanā un zinātnieku interese par šo jomu sāka strauji pieaugt. Tagad zinātnieku skaits, kas ar to nodarbojas, jau ir mērāms tūkstošos. Lieli zinātniskie institūti, kas pēta kvantu skaitļošanu ir Kanādā, kur es nostrādāju trīs gadus pirms atgriešanās Latvijā, un Singapūrā.

Kas pašlaik ir jūsu nozarē aktuālākais, kādi ir pētniecības mērķi?

Viens no tiem ir datu drošība. Igauņiem, piemēram, ir liela zinātniskā grupa kriptogrāfijā (šifrēšanas zinātnē), cenšamies ar viņiem uzsākt sadarbību. Pie mums Latvijā ir uzņēmums, kas nodarbojas ar dažādu šifrēšanas tehnoloģiju praktisku realizāciju, viņi savukārt cenšas uzsākt sadarbību ar mani un arī ar igauņu grupu. Kvantu skaitļošana sāk tuvoties praktiskai realizācijai, līdz ar to rodas jēga šīs idejas patentēt. Aktīvi strādājam arī pie kvantu algoritmu robežām, pie tā kā parādīt, ka noteiktām problēmām nav ātrāka iespējamā algoritma risinājuma kvantu datoram. Šobrīd arī runājam ar mūsu fiziķiem par iespēju uzsākt eksperimentālus kvantu skaitļošanas pētījumus Latvijā, kas varētu būt ļoti perspektīvs virziens.

Kādi ir tieši jūsu komandas šī brīža pētniecības uzdevumi?

Mūsu galvenā pētnieciskā tēma ir: ko varēs izdarīt ar kvantu datoru tad, kad tas tiks uzbūvēts? Pētām dažādas skaitļošanas problēmas un meklējam, kā tās varētu ātrāk atrisināt ar kvantu datoru. Piemēram, viens nesens pētījums mums bija par to, kā kvantu datorus varētu izmantot lineāru vienādojumu sistēmu risināšanai.

Aktīvi sadarbojamies ar citām pētnieku grupām, gan Latvijā, gan ārzemēs. Latvijas Universitātē mums ir projekts „Datorzinātnes lietojumi un tās saiknes ar kvantu fiziku”, kurā strādājam kopā gan ar kvantu fiziķiem, gan ar lietišķās datorzinātnes pētniekiem, kas pēta praktiskas problēmas datu bāzu un programminženierijas jomās.

Kā jūs pievērsāties kvantu skaitļošanai?

Atnācu uz Latvijas Universitātes Fizikas un matemātikas fakultāti 1992. gadā. Man bija jāizšķiras, vai studēt matemātiku vai datoriku. Ļoti daudzi no maniem paziņām, ar kuriem kopā piedalījāmies matemātikas olimpiādēs skolas laikā, devās studēt tieši datoriku un es izvēlējos studēt kopā ar viņiem.

Tā kā mani interesēja arī matemātika, sāku nodarboties ar pētniecību datorzinātnes matemātiskajos pamatos. Tad 1997. gadā nonācu līdz doktorantūrai Kalifornijas universitātē Berklijā un savā pirmajā semestrī Berklijā noklausījos kursu par kvantu skaitļošanu. Toreiz tā bija ļoti jauna zinātnes nozare un šis bija viens no pirmajiem kursiem pasaulē par kvantu skaitļošanu. Šī joma mani ieinteresēja un es sāku to pētīt dziļāk.

Ko jūs ieteiktu jaunajiem studentiem kā veiksmīgas karjeras priekšnosacījumus?

Manuprāt, ir ļoti svarīgi, ka konkrētais darbs tiešām patīk pašam, tad arī gribas intensīvi ar to nodarboties. Atceros, ka studiju laikā lasīju, iedziļinājos vairāk kā bija prasīts, darīju vairāk kā bija uzdots. Nepieciešams ļoti attīstīt savas spējas.

Kāds ir jūsu viedoklis par pētniecības vidi Latvijā?

Kolēģu atbalsts ir tiešām kolosāls! Savukārt finansiālais nodrošinājums ir brīžiem labs, brīžiem varētu vēlēties labāku. Finansējums šobrīd manai pētniecībai pietiek, kā būs pēc gada nav zināms, jo pašreizējie projekti beidzas. Par jauniem projektiem vēl nav skaidrības. Pagājušajā semestrī daudz laika pavadīju, rakstot projektu pieteikumus, tādēļ vairākas nedēļas pats ar pētniecību nenodarbojos. Bet gribas būt Latvijā, tāpēc tas tā ir jādara.

Kādas lekcijas pasniedzat?

Strādāju pārsvarā ar pēdējo gadu bakalaura un maģistra līmeņa studentiem. Pasniedzu kvantu skaitļošanu, kas ir mana specialitāte. Kā arī visu, kas saistās ar datorzinātnes matemātiskajiem pamatiem, vēl ir pāris kursi, kas ir lietišķāki, populārāki, piemēram, zinātniskās aktualitātes ar praktisku ievirzi.

Tas laiks, ko pavadu lekcijās un darbojoties ar studentiem, ir ļoti derīgs, jo rodas jauni, spēcīgi talanti, kurus varu iesaistīt pētniecībā un par to ir liels prieks.

Par pašu pasniegšanu runājot, ir vairākas specializētas tēmas, kuras savos studiju gados esmu iemācījies ASV un Kanādā un kuras pamatā šeit pārzinu tikai es, tad cenšos tās iemācīt tālāk studentiem.

Iepriekš minējāt, ka kvantu skaitļošana ir starpdisciplināra nozare. Sakiet, vai fiziķu, datoriķu un matemātiķu sadarbība ir cieša kvantu skaitļošanas nozarē un vai šo sadarbību izdodas sekmīgi realizēt Latvijā?

Kvantu skaitļošana risina datorzinātnes problēmas ar fizikas metodēm. Tāpēc sadarbība starp abām nozarēm ir ļoti svarīga. Pirmkārt, uzbūvēt kvantu datoru - tā ir sarežģīta fizikas problēma. Otrkārt, tā kā kvantu skaitļošanas matemātiskais modelis balstās uz kvantu fiziku, tad arī teorētiskos pētījumos var būt ļoti noderīgas idejas no fizikas. Latvijā mums ir kopīgs pētniecības projekts ar teorētiskās cietvielu fizikas grupu, ko vada Dr. Vjačeslavs Kaščejevs. Meklējam sadarbības iespējas ar fiziķiem-eksperimentālistiem, lai varētu eksperimentāli realizēt savas idejas. Varbūt, ka tas būs iespējams Latvijas Universitātes Lāzeru centrā.

Cik spēcīgi šobrīd esam kvantu skaitļošanā, salīdzinot ar citām valstīm?

Esam viena no vadošajām zinātniskajām grupām kvantu skaitļošanas teorijā. Daudzi no pētniekiem, kas izstrādā algoritmus kvantu datoriem, izmanto un tālāk attīsta mūsu izstrādātās metodes. Pēdējā gada laikā plašu atzinību ieguvusi jauna pieeja kvantu algoritmu izstrādei, ko izstrādājis Aleksandrs Belovs. Tagad Aleksandra pieeju tālāk attīsta zinātnieki no Kembridžas, Parīzes, NEC firmas laboratorijām Prinstonā (ASV) un Singapūras.

Kāds ir praktiskais ieguvums no kvantu skaitļošanas un kādas ir nākotnes perspektīvas šajā nozarē?

Īstermiņā lielākais praktiskais ieguvums ir šifrēšanas jomā. Kvantu efektus var izmantot, lai būvētu drošākas šifrēšanas sistēmas. Tālākā nākotnē, kvantu datori varēs daudz ātrāk atrisināt vairākus sarežģītus skaitļošanas uzdevumus (piemēram, matemātiskas problēmas algebrā un skaitļu teorijā). Domāju, ka tālāka sadarbība starp kvantu fiziku un datorzinātni novedīs pie vēl citiem praktiskiem ieguvumiem, no kuriem daži būs tik negaidīti, ka tos tagad ir grūti paredzēt.

Esat šī gada maijā notikušās „Kripto dienas” idejas autors. Vai varat īsumā pastāstīt par šo aktivitāti?

„Kripto diena” tiek organizēta sadarbībā ar uzņēmumu „QuBalt”, kas nodarbojas ar šifrēšanas sistēmu izstrādi. Šai aktivitātei ir divi mērķi. Pirmkārt, veicināt sadarbību starp dažādām pētnieku grupām Latvijā un Igaunijā: mums, Tartu Universitāti, kur ir pasaulē atzīta pētnieku grupa kriptogrāfiju un uzņēmumu „QuBalt”, kurai ir liela praktiska pieredze šajā jomā. Mums šis pasākums ir interesants, jo kvantu datori varētu būt lietderīgi gan esošo šifru uzlaušanā, gan jaunu, drošāku šifrēšanas metožu radīšanā.

Ilgtermiņa mērķis ir izveidot zinātnisku sadarbību starp Rīgu un Tartu, nonākot pie praktiski realizējamām idejām, kas savienotu tradicionālo kriptogrāfiju un kvantu skaitļošanu. Tad šīs idejas ar „QuBalt” palīdzību varētu patentēt un komercializēt.Otrs „Kripto dienas” mērķis ir popularizēt šifrēšanas zinātni un kvantu skaitļošanu studentu vidē un piesaistīt viņus zinātniskajam darbam šajās jomās.

 

Par publikāciju ciklu „Mēneša pētnieks”

Ar zinātni prātos un sirdī Latvijas Universitātē darbojas, teoretizē un pārbauda hipotēzes daudz un dažādu nozaru pētnieki. Gan tādi, kam jau ir ievērojams zinātnisko publikāciju skaits savos dzīvesgājumu aprakstos, gan tādi, kas pētniecības pievilcību vēl tikai atklāj. Lai godinātu zinātnes vārdu, lai ieskatītos, kas notiek Latvijas Universitātes fakultātēs un institūtos un lai izstāstītu pētnieku stāstus savējiem un citiem, ar 2012. gada janvārī tiek uzsākts publikāciju cikls „Mēneša pētnieks”. Turpmāk katru mēnesi Latvijas Universitātes portālā publicēsim aktuālos pētnieku stāstus, savukārt gada noslēgumā ļausim publiski portāla lasītājiem balsot par savu favorītu, tādējādi suminot to pētnieku, kura darbība ir uzrunājusi visvairāk lasītājus.

Mēneša pētnieks. Zinātnes vārdā!