Сэхээтэн подкастын энэ удаагийн дугаарт "Оюу толгой" ХХК-ийн өгөгдөл системийн шинжээч Д.Одсэлмаа оролцон, квант компьютерийн тухай хөтлөгч Б.Тайвантай ярилцжээ.

Өдрөөс өдөрт гарч ирж байгаа шинэ асуудал, бодлого, өгөгдлүүдийг бодох, хурдан боловсруулахад бидний өнөөгийн ашиглаж буй технологи хангалттай юу?

Подкастыг сонсох боломжтой.

-Квант компьютер гэж юу вэ? Сүүлийн үед зөвхөн технологийн тэргүүлэх компаниуд төдийгүй олон орнуудын засгийн газар энэ технологийг хөгжүүлэхэд хөрөнгө мөнгө, цаг хугацаа зарцуулах болж.
-Тайлбарлахаас өмнө яагаад бүтээх гэж байгаа шалтгааныг ойлгуулах нь зөв. Технологийн хөгжил талаас 100 жилийн дараах хүн төрөлхтний амьдрал ямар байна гэж төсөөлж байна вэ? Үүнийг ойлгож мэдрэхийн тулд 100 жилийн өмнөх амьдрал руу цаг хугацаагаар аялъя. 1919 оны үед амьдарч байгаа хүн дээр очоод одоогийн амьдрал ямар байгааг тайлбарлая. Наад захын жишээ гэхэд гар утас байна. Бид гар утсаараа дуртай зүйлээ үзэж, дэлхийн нөгөө өнцөгт байгаа хүнтэй хормын дотор холбогдож, санах ойгоо утастайгаа (календар) хуваалцаж байна. Тэр хүнд ямар санагдах бол? Гайхамшигтай ид шид шиг мэдрэмж төрнө.

Дараагийн 100 жилийн хугацаанд явагдах технологийн хурд өнгөрсөн 100 жилд хөгжсөн технологийн хурдаас хэд дахин илүү байх нь тодорхой. 100 жилийн дотор гайхамшгаар хязгаарлагдахгүй нээлтүүд ч бий болох магадлалтай. Өдрөөс өдөрт гарч ирж байгаа шинэ асуудал, бодлого, өгөгдлүүдийг бодох, хурдан боловсруулахад бидний өнөөгийн ашиглаж буй технологи хангалттай юу?

Өнөөдөр би нэг лааз кола уух, түргэн хоол идэх эсвэл нэг хоног нойргүй явчихвал миний нас хэдээр хоргодох вэ? Ийм асуултын хариултыг олохын тулд квант компьютер бүтээгдэж байгаа гэдгийг маш сайн ойлгох хэрэгтэй.

Хүчин чадал сайжрах нь физик утгаараа компьютерийн чипэнд байрлах транзисторын тоо нэмэгдэх хэрэгтэй гэсэн үг. Транзистор нь мэдээлэл дамжуулах хамгийн энгийн нэгж бөгөөд мэдээллийг блоклох, дамжуулах гэсэн хоёр горимтой. Мэдээлэл нь бид нарын байнга сонсдог 0 буюу 1 гэсэн өгөгдөл юм. Одоогийн транзисторын хэмжээ ойролцоогоор 10 нанометр орчим буюу үсний нэг хялгасны диаметрээс 7500 дахин бага. Хоёр жил тутамд нэгж талбайд ногдох транзисторын тоо хоёр дахин нэмэгдэнэ. Хэмжээ нь нэмэгдвэл транзистор жижгэрнэ. Ингэж явсаар байгаад эцэстээ ямар нэгэн хязгаарт хүрнэ. Үүнээс хэд дахин бага хэмжээтэй транзисторыг бүтээх технологи одоогоор манайд байхгүй. Эдийн засаг талаасаа өндөр зардалтай. Ийм их хэмжээний хөрөнгийг зөвхөн хэдхэн томоохон компаниуд гаргаад хөгжүүлж чадна.

Тэгвэл классик компьютерийг цаашид ашиглахаа болих юм уу? Эсвэл энэ хоёр төрлийн компьютерийг хооронд нь нэгтгэж байгаад шинэ технологи үүсгэх үү? Цаашид яах вэ гэсэн асуудлын хариулт нь өөрөө квант компьютер юм.

-Классик компьютер нь бидний өдөр тутам ашигладаг энгийн компьютер шүү дээ. Компьютер дээр хадгалж буй бүх зүйл мэдээлэл болчхоод байна. Үүнийг илэрхийлэх хамгийн бага нэгж нь бит бол квант компьютерийн хувьд кубит гэдэг нэгжтэй. Кубит нэгжийн тусламжтайгаар хүмүүс дата, өгөгдлөө оруулаад хүссэн үр дүндээ хүрэх боломжтой гэж ойлгосон.
-Классик компьютер бит-ийг мэдээлэл дүрслэх хамгийн бага нэгж болгон ашигладаг. Бит-ийн хувьд хоёр утга л бий. Зоосоор ярьбал нэг бол тоо эсвэл сүлд гардаг. Кубит нь 0-1 хоорондын бүх утга буюу үргэлжилсэн утгыг дүрслэх чадвартай.

Xурд болон тооцоолол хийх чадварт үндэслэн мэдээллийг илүү нууцлалтай дамжуулах боломжтой.

Классик компьютерт үргэлжилсэн утгыг илэрхийлэхийн тулд олон бит-ийг ашигладаг. Эдгээрийг зөвхөн нэг кубитээр илэрхийлээд байгаа нь маш том давуу тал болж байна. Илэрхийлэх чадвар, хурдны хувьд өндөр гэсэн үг.       

Кубитын нэг тийм сонин чанар байдаг. Квант механикийн үндсэн хууль ч бий. Квант гэдэг атом, молекул нь “superposition” гэж нэрлэдэг төлөвт байгаа. Энэ нь уншигдахаас нааш мэдэгдэхгүй, эргэлдээд л байдаг олон төлөвт нэг зэрэг байдаг гэсэн үг. “Superposition”-ийг нураахын тулд зоосоор жишээ авбал дээр нь дарах шаардлагатай. Эсвэл эргэлдэх үед зогсоосон тохиолдолд жинхэнэ утга нь гарч ирнэ.

-Энэ технологи хөгжих шатандаа явж байна. Квант компьютерийн давуу болон сул тал нь юу вэ? Бид нарын хэрэглэж байгаа энгийн компьютеруудад юу тохиолдох вэ? 
-Давуу тал нь хурд. Нэг дор олон төлөвт байх шинж чанараас нь үзвэл бид нарын хэрэглэдэг классик компьютераас хэд дахин илүү хурдтай. Жишээ нь 10 бит-ээр 1024 боломжит утгын зөвхөн нэгийг л илэрхийлж чаддаг. 10 кубит-ээр 1024 ширхэг утгыг нэг зэрэг илэрхийлж чадна.  Хоёулаа адилхан 10 хэмжээтэй ч нэгийг харьцах нь 1024. Энэ нь хоёртын зэрэгтээр өсөөд явна гэсэн үг. 11 бит, 11 кубитыг харьцуулбал нэгийг харьцах нь 2048 болно.

Хоёрт тог цахилгааны хувьд хэмнэлттэй. Аливаа нэг биет саадын нөгөө талд гарахын тулд дээгүүр нь явдаг. Квант механикийн хувьд туннель үүсгээд илүү бага энерги зарцуулан саадыг нэвтлээд гарна. Ийм замаар цахилгааны хэрэглээ багасаж байгаа юм. Мөн хурд болон тооцоолол хийх чадварт үндэслэн мэдээллийг илүү нууцлалтай дамжуулах боломжтой.

Сул тал ч бий. Квант компьютер нь абсолют 0 утга буюу Цельсийн -273 градуст байлгах шаардлагатай. Хүйтэн температурт атом, молекулын хурд багасаж, тооцоолол хийх нөхцөл байдал үүсгэдэг. Өөр нэг сул тал нь квант компьютерийг чичиргээ багатай газарт байлгах ёстой. Учир нь багахан хэмжээний чичиргээ, доргион кубитын тооцоололд нөлөөлөх замаар буруу хариулт өгөх боломжтой. Нөгөө талаар хурд өөрөө сул тал болно. Квант компьютерийн хурд, хүчин чадалд тулгуурлан ямар нэгэн байгууллагыг онилох буюу цахим гэмт хэргийн халдлага нэмэгдэнэ гэж үзэж байна.

-Технологийн хурд, хүчин чадлыг ашиглаад байгууллагын хамгаалалтын системийг эвдэх боломжтой гэсэн үг үү?
-Одоо бол эвдэхээр тийм нөхцөл байдал үүсээгүй. Гэхдээ ойрын хэдэн жилд ингэх боломжтой гэж үзсэн. Квант компьютер энгийн компьютерийг орлох гэж биш түүний шийдэж чадахгүй байгаа асуудлуудын хариултыг олох гэж бүтээгдсэн. Жишээ нь дэлхийн дулаарал юунаас болоод байгааг нарийн тооцоолох боломжтой. Дэлхийн дулааралд ямар хүчин зүйл, хэдэн хувь нөлөөлөөд байна? Бүр нарийвчилбал ямар улс, хэн гэдэг хүний буруутай үйл ажиллагаанаас болоод энэ асуудал эрчээ аваад байна вэ? Үүнийг хянахын тулд яах хэрэгтэй вэ? гэдэг асуултын хариултыг авч болно. Торнадо, хуй салхи, газар хөдлөлт зэрэг байгалийн гамшигт үзэгдлийг 100 хувийн нарийвчлалтайгаар урьдчилан таамаглах боломжтой.

Хүний амьдрал дээр жишээ авъя. Өнөөдөр би нэг лааз кола уух, түргэн хоол идэх эсвэл нэг хоног нойргүй явчихвал миний нас хэдээр хоргодох вэ? Үүнийг классик компьютер шийдэж чадахгүй шүү дээ. Ийм асуултын хариултыг олохын тулд квант компьютер бүтээгдэж байгаа гэдгийг маш сайн ойлгох хэрэгтэй. Эргээд энэ нь машин сургалт, хиймэл оюун ухааныг хөгжүүлэхэд маш том хувь нэмэр оруулна гэсэн дүгнэлт хийгээд байна.

Одоогийн байдлаар “Google”, “Microsoft”, “IBM” компаниуд энэ чиглэлээр тусгай лабораториуд байгуулж судалгаа, шинжилгээний ажил хийж байна.

-Энэ технологи хөгжиж чадвал хүн шиг маш хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг хэмжээний хиймэл оюун ухааныг бид хөгжүүлэх боломжтой гэж сонссон. Квант компьютер хүний тархи шиг хугацаа алдахгүйгээр хариулт өгнө гэсэн үг. Хүнтэй адилхан тооцоолол хийж чаддаг робот  гэж хэлж болох уу?
-Болно. Компьютер чинь ерөнхийдөө робот шүү дээ.

-Квант компьютер хэзээ анх үүссэн бэ? Түүхийнх нь талаар ярьж болох уу?
-Паул Бениоф, Ричард Фейнман нар 1981 оны тавдугаар сард “MIT”-д болсон физикийн анхдугаар хурал дээр квант компьютерийн тухай ярьсан байдаг. Паул Бениоф жилийн өмнө хийсэн ажлынхаа хүрээнд компьютер нь квант механикийн хууль дээр үндэслэн тооцоолол хийх боломжтой гэдгийг тайлбарласан байдаг. Харин Фейнман классик компьютер дээр квант системийг үр ашигтайгаар симуляц хийх боломжгүй талаар ярьсан. Мөн квант компьютерийн суурь загварыг санал болгосон юм.

Хурлаар байгалийн хууль дээр суурилж компьютер бүтээвэл тэр нь квант механик суурьтай байх хэрэгтэй гэдгийг онцолсон. Уг технологийн үндэс суурийг 1981 онд тавьсан бөгөөд энэ цагаас хойш хөгжиж, шинэ нээлтүүд хийсээр байна. Одоогийн байдлаар “Google”, “Microsoft”, “IBM” компаниуд энэ чиглэлээр тусгай лабораториуд байгуулж судалгаа, шинжилгээний ажил хийж байна. “IBM” компани “IBM Q” нэртэй онлайн платформ хөгжүүлсэн. Энэ нь квант компьютер дээр онлайнаар програм бичих боломж олгодгоороо маш том давуу талтай. Та бүхэн өөрийн компьютероо квант компьютерт холбоод кодоо ажиллуулах боломжтой гэсэн үг.

-Энэ систем дээр ажилласнаар ямар давуу тал бий болох вэ?
-Бид өөрсдөө хийж үзэж, үр дүнгийн үзэж байж л аливаа зүйлийг ойлгоно. Квант компьютер классик компьютероос ажиллах зарчим нь маш өөр. Математик, квант механикийн ойлголтуудыг мэдэх шаардлагатай болно. Программистууд илүү их суралцаж, ирээдүйд юу хийхээ нарийн тодорхойлох боломжтой. Дэлхий нийттэйгээ хөл нийлүүлэн алхах боломж олгож байгаа юм.