Veidi huvitavat

A6 klassi leitud nupukesed
B6 klassi leitud nupukesed
C6 klassi leitud nupukesed
D6 klassi leitud nupukesed
E6 klassi leitud nupukesed		 A5 klassi leitud nupukesed
B5 klassi leitud nupukesed
C5 klassi leitud nupukesed
D5 klassi leitud nupukesed
E5 klassi leitud nupukesed		 A4 klassi leitud nupukesed
B4 klassi leitud nupukesed
C4 klassi leitud nupukesed
D4 klassi leitud nupukesed
E4 klassi leitud nupukesed


Maailma suurim kõvaketas

Eesti Ekspress Eesti Ekspress, 21.06.2001

Firma Maxtor paiskas turule uue kõvaketta DiamondMax D536X, mille maht on 100 gigabaiti. Senised suurima mahuga kõvakettad mahutasid kuni 80 GB andmeid. Firma esindajate kinnitusel on uus toode suunatud neile, kes soovivad kõvakettal hoida eriti mahukaid faile, eeskätt video- ja audiomaterjali. Nii suurt mahtu tavakasutaja üldjuhul siiski ei vaja. DiamondMax F536X jaehind peaks jääma 300 USA dollari (5500 krooni) piirimaile.


Kvantarvutist loodetakse teha Aladdini imelampi

Tiit Kändler, Eesti Päevalehe teadustoimetaja, Eesti Ekspress 26.04.2001

Kvantarvutitest räägitakse nii, nagu oleks need juba valmis ehitatud. Või nagu keegi vähemalt teaks, kuidas neid ehitada. Selles mõttes on kvantarvuti nagu lendav vaip, millest inimkond unistas aastasadu. Kuid lõpuks tuli välja hoopis lennuk. Või nagu Aladdini imelamp, mille hõõrumisel unistati saada endale ustav teener. Kuid lõpuks tuli välja hoopis tolmuimeja ja nõudepesumasin. Ent isegi kui kvantarvutit veel ehitada ei osata, võivad teadlased ette kujutada, kuidas see töötaks, ja nõnda mõista sügavamalt looduse toimimist.

Miljon rehkendust korraga

"Kui sa tervet rehkendust ei jõua, tee pool," ütles õpetaja Laur Tootsile raskusi valmistanud ülesannete kohta. Kvantarvuti on Tootsi vastand - see ei oska teha vaid ühte rehkendust, vaid teeb neid ühekorraga õige palju.

Igal aatomil või selle tuumal on teatav sisemine olek, mida nimetatakse spinniks. Aatom on kui väike lüliti, mis peab meeles kas numbri 1 või 0. Moodsaimal Pentiumi kiibil on loogikalüliteid 42 miljonit. Ent erinevalt Pentiumi ränilülititest suudab üksik aatom teha kaks arvutust korraga. Kaks aatomit saavad olla üheaegselt neljas olekus ehk teha nii mitu arvutust, kolm aga juba kaheksa rehkendust ühel ja samal hetkel. 10 aatomit suudavad teha juba 1024 arvutust ehk 2 astmes 10 arvutust korraga.

Seda on raske mõista, sest tavalises, suurte asjade elus selliseid olekuid ette ei tule. Kass on kas elus või surnud. Kuid kvantmaailma veidrused tuleb lihtsalt teatavaks võtta. Kvantkass võib olla nii elus kui ka surnud, ja ühel ning samal ajal püüda hiirt ja magada magusat und. Kvantmehaanika on kui 1001 öö muinasjutud - nende nautimiseks tuleb esialgne uskmatus tahtlikult ära unustada.

"Keegi ei saa kvantmehaanikast aru," ütles üks möödunud sajandi ekstravagantsemaid füüsikuid Richard Feynman ühes oma 40 aasta eest peetud kuulsas loengus. Ei tohi arvata, et kõike saab endale ette kujutada millegi tuntu kaudu. "Kui võite, ärge vaevake end küsimusega "Kuidas see ometi olla võib?", sest sel juhul satute tupikusse, millest pole keegi välja rabelnud. Keegi ei tea, kuidas see nõnda olla võib."

"Kvantloogika on tõstatanud matemaatilised probleemid, mis võivad viia kogu matemaatika aluste muutumisele," ütleb Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi direktor Endel Lippmaa, kelle instituudis uuritakse kvantarvutite ehitamise võimalusi tuumamagnetresonantsi meetodit kasutades. "Tuleb õppida lahendama tavalise loogikaga lahendamatuid ülesandeid," põhjendab Lippmaa kvantarvutite vajalikkust.

Maailma täpne jäljendaja

Kvantarvutite võimaluse visandas esimeste seas ja temale omase värvikusega Richard Feynman 1981. aastal. Ta juhtis tähelepanu, et tavaarvuti ei suuda eales jäljendada loodust kõigis selle detailides. Sest tavaarvuti töötab põhjuslikult, samal ajal kui loodus ilmutab kvantomadusi, mida pole kerge järele teha. Kvantprotsess võib jäljendada tavalist arvutamist, mitte aga vastupidi.

Tavaarvutiga saab jäljendada näiteks ekraanil jalgpallimängu, nii et vaataja seda inimeste mängust ei erista. See võib olla raske, ent pole võimatu. Kuid tavaarvutiga ei saa jäljendada kõike, absoluutselt iga detaili, mis arvutimängu ajal mängijate kehades, jalgpallis, murus ja kes teab veel kus toimub.

Sest tavaarvuti ei suuda põhimõtteliselt rehkendada tohutu hulga võimaluste maailma, mida kirjeldab kvantfüüsika. Vaid kvantmehaanilistest elementidest ehitatud arvuti võib säilitada kõik võimalused, mida maailm pakub.

Mõni aasta pärast Feynmani kõnet juhtis Oxfordi teadlane David Deutsch tähelepanu asjaolule, et kvantarvuti mitte ainult et suudab jäljendada maailma, vaid ka arvutada tavaarvutist palju kiiremini. Deutsch usub, et üheskoos eksisteerib palju universumeid ning igaühes neist muutub reaalseks üks või teine kvantvõimalus.

Nii nagu linnas on palju lasteaedu, ent ühes parasjagu kallab mõni jõnglane tühjaks pudrukausi, teises jonnib enne magamajäämist, kolmandas aga löövad lapsed lõbusat laulu, nii juhtub igas universumis eri asju. Milliseid võimalusi aga kvantarvuti põhimõtteliselt ühekorraga jäljendada suudab.

Maailm on malemäng, kus kõiki võimalikke mänge mängitakse ühekorraga. Ning kvantarvuti on põhimõtteliselt suuteline neid kõigi võimaluste mänge ka korraga jälgima.

Paralleelprotsessorite idee arvutiehituses pole uus, ent tavaarvutites kasutatakse näiteks vaid 1000 kiibi koostööd. Kvantarvuti pakub oma kvantparalleelsusega selles osas määramatult suuremaid võimalusi. "Kvantarvuti puhul on arvelaua nupud omavahel vedrudega ühendatud ja neid pole näha ka - need asuvad jumal teab kus," visandab Lippmaa kvantarvuti kummalise iseloomu.

Üks kvantarvutite hoomamatu iseloomuomadus on, et need suudavad ise vigu ära hoida. Kvantmehaanika reeglite kohaselt käituvate osakeste vahel esineb side, vastastikmõju, kui kaugel need üksteisest ka ei asuks. Sellised nõndanimetatud põimolekud seovad omavahel näiteks viiest kvantbitist koosnevat arvutit. See tähendab, et kui üks kvantbittidest mingil kombel sassi läheb, saab selle õiget väärtus ülejäänud nelja abil taastada.

Salakoodide lahtimuukijad

Kuid miks siis ikkagi pole kvantarvutit veel ehitatud? Sest ei suudetud leida probleeme, mille lahendamiseks seda võiks kasutada. Arvuti, mis töötab triljonis universumis korraga, annab meile ka triljon vastust. Ja pole võimalik nende seast leida seda ühte, mis teile huvi pakub. Kui vaatate ühte vastust, hävitate kõik teised.

Salakoodid, mida praegu enamjaolt andmete salastamiseks kasutatakse, põhinevad asjaolul, et suuri arve ei ole praktiliselt võimalik algteguriteks lahti lahutada. 2000 numbri pikkust arvu ei suuda tegureiks lahutada ka kõik praegu maamunal eksisteerivad arvutid. Kel on mõne suure, salakoodi põhjaks valitud arvu algtegurid teada, vaid see saab koodi taha lukustatud andmebaasi kasutada.

Kuid 1994. aastal saatis Belli laborite matemaatik Peter Shor internetti artikli, milles ta pakub uue lahenduse suurte arvude tegureiks lahutamiseks. Tema kavalal meetodil suudaks kvantarvuti säherduse koodi üsna kiiresti lahti muukida. Äkitselt sai kvantarvuti vajadus ilmseks, sellele tekkis ülesanne, mida lahendada. Kvantarvutite alased artiklid hakkasid maailma teadusajakirju ja internetti arvutiviirusena üle ujutama.

Pangad, sõjaväed, valitsused, geenivaramud - kõik sõltuvad turvalisusest, privaatsusest. Ning 1998. aastal kulutas USA Rahvusliku Julgeoleku Agentuur kvantarvutitele juba 4 miljonit dollarit, lisa pakkusid veel teised USA kaitseprojektid. Ja firmad alates IBMist riikliku NASAni.

Asjatundjad aga hakkasid nuputama, kuidas kvantarvutid suudaksid välja mõelda salakoode, mida isegi kvantarvutid ei suudaks lahti murda.

Arvutid valgusvälgetel

Kuid siiski. Kas on võimalik ehitada kvantarvutit, mis töötaks?

Tavaarvuti ei pea olema perfektne, küll aga kvantarvuti. Kvantarvuti peab olema ümbritsevast keskkonnast peaaegu täielikult isoleeritud. Tavaarvutites on nullide ja ühtede rida esitatud elektriliste pingetena selle ränilülitites. Need pinged ei pea olema lõputult täpsed. Et sulgeda uks, ei ole seda ju vaja teha väga täpse jõuga.

Kvantarvutuse elemendid on sellest täiesti erinevad. Nullilähedane olek ei ole kvantlüliti jaoks veel null, vaid koosneb ikkagi nullide ja ühtede segust.

Ka on kvantarvutis loogika komplitseeritum. See põhineb nullide ja ühtede segul. Kvantbitt on nagu keerlev ruletimängu ratas, mis sisaldab endas palju võimalusi.

Tavaarvutis on loogikaelementideks ehk -lülitusteks pooljuhtidel töötavad rakud.

Kvantloogika toimimiseks tuleb kasutada muid tehnikaid.

Esimene kvantloogikaelement ehitati 1995. aastal California Tehnoloogiainstituudis. See kujutas endast laserite ja peeglite süsteemi. Valgusvälked pandi mõjutama tseesiumi aatomite kimpu, nii et üks aatom oli vastastikmõjutuses parasjagu kahe footoniga. Footonite seisund väljundis sõltus nende seisundist sisendis.

Siis ehitati kvantloogikaelement berülliumi aatomitel, mis vangistati magnetvälja. Ning mõjustati neid laservälgetega.

Magnetresonantsi võimalused

Kuid selleks, et üldse mingit arvutust toimetada, peab üheskoos töötama mitmeid kvantlülitusi. 1998. aastal tuldi lagedale ideega rakendada kvantarvutuses tuumaresonantsi ideid. Kvantinformatsioon sisaldub aatomituumade seisundit näitavates spinnides. Spinnid on tundlikud magnetvälja suhtes. Magnetvälja muutmisel saab manipuleerida kvantinformatsiooni aatomtuumasid, nagu laserid manipuleerivad lõksustatud aatomite informatsiooni.

Tol ajal oli sooritatud juba lihtsaim kvantkalkulatsioon kahekvantbitisel kvantarvutil.

Küsimus on, kas tuumaresonantsi meetodil töötavad kvantarvutid on võimalik teha ka mõistlikult väikeseks.

Kuid millist tehnoloogiat ka ei kasutataks, kvantinformatsioon on äärmiselt habras. Aatomituuma spinnseisundi võib hävitada väikseimgi häiritus. Iga juhuslik möödalendav footon võib kvantarvutuse sassi ajada.

Kümmekond aastat tagasi oli kvantarvutus vaid intellektuaalne mäng. Nüüd on jõutud kiirete algkatsete ajastusse. Möödunud aastal õnnestus Los Alamose teadlastel tuumaresonantsi meetodil läbi viia arvutus, milles osales seitse aatomit. Selle aasta plaan on kümme.

"Kvantarvuteid sunnib meid tegema teaduse enda loogika," ütleb Lippmaa. Tema arvates on praegu kvantloogika realiseerimiseks kõige võimsam meetod tuumaresonants. "Kasutame oma aparatuuri ja teadmisi selleks otstarbeks, sest aeg on küps," ütleb ta. "Kvantarvutus on nagu tulevik, mis tuleb niikuinii, tuues meile head ja halba."

Või on kvantarvutus juba ammu käes. Sest paljud märgid näitavad, et aju on oma tööviisilt kvantarvutile väga lähedane.