Doc. RNDr. Martin Plesch, PhD., vyštudoval teoretickú fyziku na Univerzite Komenského v Bratislave. Pôsobil na pracoviskách vo Viedni, Brne či Oxforde a v súčasnosti je vedeckým pracovníkom Fyzikálneho ústavu SAV v Bratislave a Ústavu výpočtovej techniky Masarykovej univerzity v Brne. Venuje sa kvantovej informatike, v poslednom období najmä bezpečnej produkcii náhodných čísel a testovaniu kvantových počítačov.
Doc. Plesch sa vo svojej práci zameriava aj na vzdelávanie študentov. Je prezidentom Medzinárodného turnaja mladých fyzikov (IYPT), celosvetovej súťaže pre tímy stredoškolských študentov, ktoré dlhodobo riešia komplikované fyzikálne úlohy. Angažuje sa taktiež v organizácii Olympiády mladých vedcov (IJSO), súťaži pre žiakov do 15 rokov vo fyzike, chémii a biológii.
M. BARTOŠOVIČOVÁ: Pán docent, aký je rozdiel medzi klasickým a kvantovým počítačom?
M. PLESCH: Momentálne hlavne ten, že kvantové počítače ešte nie sú prakticky využiteľné. Tie čo existujú, sú natoľko malé a chybové, že sú vhodné na testovanie, ale nie na reálnu prevádzku. Ak sa nám však časom podarí vytvoriť skutočne veľké a málo chybové kvantové počítače, nájdu si široké uplatnenie ako v oblasti bezpečnej komunikácie a šifrovania, tak v oblastiach, kde je potrebné simulovať mikroskopické procesy – chémia, biológia či farmácia.
M. B: Aké sú základné princípy fungovania kvantových počítačov?
M. PLESCH: V kvantovom počítači je každá jednotka informácie – kvantový bit, skrátene qubit – reprezentovaná jednou elementárou časticou, napríklad fotónom. To spôsobuje, že počítače sú veľmi náchylné na chyby. Stačí, aby sa táto časť zničila či poškodila a informácia je nenávratne stratená. Na druhej strane nám však umožňujú, aspoň teoreticky, robiť efektívne výpočty, ktoré klasické počítače nedokážu. Asi najznámejšou je schopnosť faktorizovať veľké čísla. Táto schopnosť by umožnila rozbiť v súčasnosti hojne používané RSA šifrovanie. Kvantové počítače by však boli užitočné aj v oblasti simulácie komplexných systémov, či už sú to chemické látky alebo lieky.
M. B.: Splnili sa nádeje, ktoré boli do nich vkladané?
M. PLESCH: Zatiaľ nie. Vieme, ako by počítače mohli byť užitočné, ak by sme ich mali – avšak zatiaľ ich neviem vyrobiť. Na druhej strane treba povedať, že v posledných rokoch sme urobili obrovský krok vpred a ak by rozvoj pokračoval rovnako rýchlo, je reálne, že už v nasledujúcich rokoch sa objavia prvé úlohy, ktoré dokážu kvantové počítače skutočne vyriešiť rýchlejšie ako klasické.
Doc. Martin Plesch (v strede) v porote celoštátneho kola Turnaja mladých fyzikov 2019
M. B.: Čo všetko dokážu kvantové počítače? Na čo sa hlavne využívajú?
M. PLESCH: Momentálne sa kvantové počítače testujú vo fáze prvých prototypov. Skúšame, ako dobre dokážu vykonať najjednoduchšie operácie – dá sa to prirovnať k situácii, keď by sme na prvých počítačoch testovali, či dokážu zistiť, koľko je jeden plus jeden či dvakrát dva. Vieme, koľko to má vyjsť, vidíme, že im to často nevychádza a hľadáme, prečo to tak je a ako to zmeniť.
M. B.: Kam smeruje vývoj kvantových počítačov? Ako si predstavujete ich budúcnosť?
M. PLESCH: Nemyslím si, že by kvantové počítače v dohľadnej budúcnosti nahradili zariadenia, ktoré máme na stole, v taške, vo vrecku či na ruke. Ak sa podarí ich dostať do stavu, že začnú byť reálne užitočné, pravdepodobne budú tvoriť podporné časti veľkých klasických superpočítačov, ktorým budú pomáhať so špecifickými úlohami. Poviem jeden hypotetický príklad. Ak si v navigácii pripojenej na internet zadáte vyhľadanie cesty, úlohu spracuje centrálny počítač a navrhne vám niekoľko možných ciest podľa vašich preferencií – najkratšiu, najrýchlejšiu, kompromisnú. Časť tejto úlohy týkajúcu sa hľadania optima by mohol prebrať kvantový počítač, ale pre užívateľa to nebude postrehnuteľné, možno okrem toho, že ponúkané cesty budú lepšie a rýchlejšie k dispozícii.
V poslednom období sledujeme trend, pri ktorom sa počítače a zariadenia ich obsahujúce čoraz viac „približujú“ ľudskému telu. Zo stola sa postupne presunuli do tašiek a batohov (laptopy), vreciek (telefóny) až priamo na telo (hodinky, okuliare…). Myslím, že nebude trvať dlho a začnú sa vo veľkom vnárať aj dovnútra tela, vo forme rôznych čipov. Vedel by som si predstaviť, že v (ďalekej) budúcnosti sa môžu ukázať kvantové počítače ako vhodné na to, aby tvorili rozhrania medzi klasickým počítačom a nami. Aby tok informácií a povely nemuseli prechádzať cez ruku či hlas, ale mohli tiecť priamejšie.
Doc. Martin Plesch so slovenskou delegáciou na IYPT 2017 v Singapure
M. B. Okrem vedy sa venujete aj práci so študentmi. Prečo?
M. PLESCH: Ešte ako stredoškolák som súťažil v Turnaji mladých fyzikov. Akcia ma nadchla, lebo kombinuje rôzne aspekty vedeckého života – riešenie komplikovaných úloh, vyhľadávanie zdrojov, teóriu i experimentovanie a nakoniec aj prednesenie riešenia pred kolegami a jeho uhájenie v diskusii. Nadšenie pre súťaž mi zostalo, pôsobil som ako vedúci družstva na svojej strednej škole, neskôr som pripravoval reprezentačné družstvá Slovenska a od roku 2015 pôsobím ako prezident medzinárodnej súťaže IYPT, ktorej sa zúčastňujú družstvá z bezmála 40 krajín zo všetkých kontinentov.
Po čase, aj pod vplyvom často nie šťastných reformných krokov v oblasti vzdelávania, sme aj s kolegami prišli na to, že talenty je potrebné podchytiť ešte na základnej škole. Preto sa venujem aj súťaži Olympiáda mladých vedcov (IJSO), ktorá sa snaží motivovať žiakov do 15 rokov pre fyziku, chémiu a biológiu.
Práca so študentmi ma veľmi obohacuje. Na to, aby som vedel pôsobiť kvalifikovane ako konzultant a porotca, si musím držať veľmi dobrý prehľad v mnohých oblastiach fyziky. Riadenie celosvetovej organizácie, pri ktorom je potrebné zladiť záujmy a potreby krajín s veľmi rôznym kultúrnym a spoločenským pozadím, je tiež pre mňa veľkou školou života.
M. B.: Ďakujem Vám za rozhovor.
Doc. RNDr. Martin Plesch, PhD., bude prezentovať tému „Kvantové počítače – chiméra alebo bežná realita zajtrajška?“ v Bratislavskej vedeckej cukrárni dňa 16. apríla 2019 o 9.00 hod. v Centre vedecko-technických informácií SR, Lamačská cesta 8/A, Bratislava.
Rozhovor pripravila a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR
Foto: z archívu doc. RNDr. Martina Plescha, PhD.