Andris Ambainis 2021. gada 30. jūnijā.. LU arhīva foto

Ilze Kuzmina

Andris Ambainis ir Latvijas Zinātņu akadēmijas īstenais loceklis, kurš jau pagājušā gadsimta beigās, studējot doktorantūrā Kalifornijas Universitātē Bērklijā, ieinteresējās par kvantu skaitļošanu. Tagad viņš ir Latvijas Universitātes (LU) tenūrprofesors datorzinātnēs. Ar Andri Ambaini sarunājos ne tikai par kvantu datoru iespējām, bet arī mūsdienu ģeopolitisko un sabiedrisko situāciju.

Laikraksts "Zinātnes Vēstnesis", Nr.4 (653), 2025. gada 28. aprīlis (PDF).

Jūsu profilā sociālajā medijā X teikts, ka esat zinātnieks kvantu stāvoklī. Ko tieši tas nozīmē?

Tas būtībā tāds joks! Ja es nodarbojos ar kvantu fiziku, tad pētu lietas, kas ir kvantu stāvoklī. Un tad varam uzskatīt, ka es arī esmu kvantu stāvoklī (smejas). Man arī ir savs kvantu mehānikas aprakstīts stāvoklis.

Šis ir starptautiskais kvantu zinātnes un tehnoloģiju gads. Ko tas nozīmē un ko grib panākt tie, kuri šādu gadu ir izsludinājuši?

Šis ir Apvienoto Nāciju organizācijas izsludināts pasākums ar mērķi popularizēt kvantu zinātni, parādīt, cik tā aktuāla. Šī gada ietvaros notiek ļoti daudz notikumu ļoti daudzās dažādās valstīs. Tie ir simtos un droši vien pat tūkstošos skaitāmi. Arī Latvijā būs pasākums, kas veltīts Pasaules kvantu dienai 16. aprīlī (saruna notika 8. aprīlī – I.K.). Brauksim uz Preiļiem, tiksimies ar skolēniem un stāstīsim par kvantu zinātni, par zinātnieka dzīvi un karjeru. Citus notikumus Latvijā šī kvantu gada ietvaros neesam iecerējuši, kaut gan rudenī varētu būt dažādi semināri skolēniem.

Kāda ir aktuālā situācija kvantu zinātnē? Kas ir svarīgākais pētījumos gan pasaulē kopumā, gan šeit, LU?

Kvantu zinātnes lielais mērķis ir iemācīties kontrolēt kvantu stāvokļus, tātad kontrolēt daļiņas un citus objektus, kas ir kvantu stāvoklī, un darīt ar tiem dažādas lietderīgas lietas, vai tā būtu ātrāka skaitļošana, vai tās būtu jūtīgākas mērierīces, vai tie būtu drošāki sakari. Tā ir liela pētniecības tēma droši vien nākamajiem 50 vai 100 gadiem. Tas ir kaut kas, ko pirms 30 vai 40 gadiem nedarīja vispār. Tagad pakāpeniski iemācāmies arvien labāk un labāk, ar augstāku precizitāti kontrolēt sarežģītas daļiņas, veidot sarežģītākas lietas no šīm daļiņām. Viens no datorzinātnes klasiķiem teicis, ka dabaszinātnes pēta dabu tādu, kāda tā ir, bet datorzinātne izdomā, ko vajadzētu uztaisīt, un tad uztaisa. Mēs mēģinām pakļaut kvantus, izdomāt jaunus fizikālus likumus kvantu daļiņām un tos realizēt. Piemēram, veidot mākslīgas kvantu sistēmas, kuras atbilst kvantu fizikas likumiem, bet kuras normālos apstākļos nekad neizveidotos. Kvantu datori ir viens piemērs: tur nav nekā tāda, kas pārkāpj kādu fizikālu likumu, bet tā fizikālā sistēma nonāk tādos stāvokļos, kādi normālos apstākļos dabā nekad neizveidotos.

Kvanti paši nekad nedarītu tā, kā viņiem liek darīt zinātnieki?

Jā, mēs sakārtojam atomus tā, kā bez cilvēka iejaukšanās tie nekad nesakārtotos.

Minējāt, ka viena no kvantu zinātnieku iecerēm ir padarīt drošākus sakarus. Zinām, ka Amerikas Savienotās Valstis draudēja Ukrainai liegt izmantot Starlink. Vai kvantu zinātnē var rasties vēl labāks tīmekļa nodrošinātājs kara apstākļos kā Starlink?

Varam izdomāt drošākas informācijas šifrēšanas metodes. Tiesa, informācijas sūtīšana tāpat notiktu caur Starlink, bet ar kvantu metodēm šifrētu informāciju Starlink īpašnieki nevarētu iegūt. Būtībā šī metode ļauj izmantot satelītus, kurus ražojis kāds, kas mums nav draudzīgs. Protams, īpašnieks vienmēr varēs atslēgt savus satelītus, jo vienalga, vai satelīts strādā tā, kā bijis ierasts, vai kvantiski, nav nekā, kas neļauj tos atslēgt. Tomēr varam radīt drošus veidus, kā izmantot satelītus, kam neuzticamies.

Vai šāda metode jau gatava, vai arī zinātnieki ir ceļā uz to?

Esam ceļā. Ir veikti pirmie eksperimenti ar sakariem caur uzticamiem satelītiem. Kvantu šifrēšana satelītos, kam neuzticamies, būs viens no nākamajiem soļiem. Mēs zinām, ka tehniski tas ir iespējams, un kas jāizdara, lai mums izdodas, bet vēl neesam to paveikuši.

Cik tālu zinātnieki tikuši kvantu datoru pētniecībā? Cik zinu, tie ir tapuši, bet nav plaši pielietojami.

Jā, ir tā sauktie vidēja mēroga kvantu datori, uz kuriem var demonstrēt, ka tie var izdarīt kaut ko tādu, ko nespēj visjaudīgākais superdators. Bet tas, ko kvantu datori šobrīd dara, vēl nav kaut kas lietderīgs. Tas ir kaut kas mākslīgs, izdomāts, lai nodemonstrētu kvantu priekšrocību. Un tad ir tas lielais matemātikas uzdevums atrast, kā šādas nelielas kvantu datu ierīces varam izmantot lietderīgi. Tas arī šobrīd ir mans galvenais uzdevums: izdomāt skaitļošanas metodes kvantu datoriem. Lai šie datori rēķinātu kaut ko lietderīgu, vajag resursus – skaitļošanas jaudas, kas ir 1000 reizes lielākas nekā esošajiem kvantu datoriem. Tāpēc šos kvantu datorus vajag uzlabot. Mēs varam uzlabot arī skaitļošanas metodes. Bet, runājot par skaitļošanas jaudas resursiem, tos šobrīd pat ar ļoti lielu naudu nespējam būtiski palielināt. Tos var palielināt tikai ar darbu daudzu gadu garumā. Ieguldot resursus, zinātnieki eksperimentālisti iemācās labāk kontrolēt kvantu bitus. Viņi atrod cēloņus, kāpēc tas neizdodas, novērš šos cēloņus, atrod veidus, kā saslēgt kopā lielāku skaitu kvantu bitu. Tas viss notiek, bet tas prasa ilgu laiku. Tas nav tā, ka varam momentā ielikt procesā daudz naudas, un pēc diviem mēnešiem dabūt simts reižu jaudīgāku kvantu datoru.

Rakstījāt sociālajos medijos, ka Google izveidojusi datoru ar 105 kvantu bitiem un Ķīna arī. Tad tas būtu vidēja izmēra kvantu dators?

Jā, vidēja izmēra kvantu datori ir no 100 līdz dažiem tūkstošiem kvantu bitu, bet kvantu bitu skaits nav vienīgais noteicošais. Noteicošs ir arī tas, cik ilgi mēs spējam ar šo kvantu datoru darboties, un ko tieši tas spēj ar šiem bitiem darīt.

Nesen bija plaša diskusija par izglītības monitoringu, par to, ka vajag digitālu sistēmu, kas ļautu izsekot katra skolēna sekmēm, kā tās aug vai krītas. Protams, sistēmas izveidei tērēs miljonus. Varbūt kvantu dators spētu šādus datus analizēt arī bez īpašas sistēmas, ja vien tam būtu informācija no valsts izglītības informācijas sistēmas, no e-klases?

Varbūt, ka kvantu dators kaut kādā solī varētu būt lietderīgs, bet tas būtībā joprojām ir sarežģīts mākslīgā intelekta uzdevums saprast, kas tieši jāpaņem no attiecīgās datubāzes. Tātad šis ir pamatīgs datu analīzes un mazliet arī mākslīgā intelekta uzdevums. Vajadzīgs cilvēka darbs, lai problēmu konceptuāli izpētītu un saprastu, kas vispār jārēķina. Kvantu dators spēj atrisināt ļoti skaidras skaitļošanas problēmas, kur esam ļoti skaidri definējuši, kas mums ir un ko gribam izdarīt, teiksim, e-veselībā vai izglītības monitoringā. Tāpēc sākumā vajag konceptualizēt, ko gribam izdarīt.

Tātad kvantu dators šādos gadījumos nevar palīdzēt, bet var būt noderīgs, ja ir kāda milzīga datu kopa un zinām, kādi dati no tās jāizgūst!

Jā, piemēram, mēs īstenojām eksperimentu kopā ar Accenture, kur mēģinājām ar kvantu datoru apstrādāt medicīniskos attēlus, proti, rentgena uzņēmumus. Bija skaidrs uzdevums: no rentgena uzņēmuma attēla jāsecina, kas kaiš pacientam. Ja bija dati un konkrēts uzdevums, dators tika galā ļoti labi.

Kas šobrīd finansē jūsu pētījumus?

Ir vairāki avoti. Ir Latvijas Kvantu iniciatīva, ko finansē no Eiropas Atveseļošanas un noturības fonda ar Latvijas valdības starpniecību. Ir arī daži starptautiski finansēti projekti. Turpinās sadarbība ar Accenture: sākumā strādājām pie medicīnisko attēlu analīzes, bet tagad pētām citas tēmas. Runājot par finansējumu, savā jomā esmu pēdējos gados varējis to iegūt. Tomēr vienmēr ir nenoteiktība, kas notiks, teiksim, 2026. gadā, kad beigsies Latvijas Kvantu iniciatīva. Mums laicīgi jādomā uz priekšu un, iespējams, kādā reizē mums neizdosies laikus iegūt jaunus finansējuma avotus. Tad nāksies turpināt pētījumus ar jūtami mazāku pētnieku skaitu.

Esat teicis, ka Latvijā ir problēmas ar zinātnes prioritāšu noteikšanu. Kurām būtu jābūt zinātnes prioritātēm? Kāpēc ir tā, ka valdība ietver prioritātēs pat 11 jomas?

Tas ir smags jautājums, jo katrs grib iedabūt savu nozari starp prioritātēm, un rezultātā tas saraksts ietver visu, atskaitot sociālās, humanitārās zinātnes un varbūt dažas ļoti fundamentālās eksaktās zinātnes. Es sākotnēji vispār esmu bijis ļoti liels piekritējs tam, ka mums nevajag prioritātes, vienkārši jāļauj zinātniekiem nākt ar labākajām idejām un jāatbalsta nozares, kur ir labākās idejas. Tagad ir izveidojusies zināma nesaskaņa starp mūsu zinātnes nozares struktūru un mūsu tautsaimniecības nozares struktūru.

Tādā ziņā, ka uzņēmēji ražo produktus vienā jomā, bet zinātnieki pēta pavisam citas nozares?

Jā, uzņēmēji strādā ar vienām lietām, bet zinātnieki ar citām. Tā notiek tāpēc, ka Latvijā ir nozares, kurās vēsturiski izveidojusies zinātnieku kritiskā masa, un tad šīs nozares attīstās, neatkarīgi no tā, vai tas Latvijai ir aktuāli, vai nav aktuāli.

Kur tad šo pētījumi rezultāti tiek izmantoti? Ārzemēs?

Dažos gadījumos ārzemēs, citos gadījumos nekur. Manuprāt, viena liela, neapšaubāma prioritāte, kur vajadzētu ieguldīt, tā ir informācijas tehnoloģiju joma vai datorika. Tas tāpēc, ka blakus ir milzīga ekonomikas nozare, kurai būtu jāiet prom no tā, ka pildām salīdzinoši vienkāršus ārzemju pasūtījumus, ko darām ļoti lielā skaitā un ļoti veiksmīgi, uz to, ka darām kaut ko sarežģītāku, inovatīvāku un vērtīgāku. Prasmīgi attīstīta zinātne tam varētu palīdzēt. Otra prioritāte būtu ķīmija un farmācija, kas mums ir ļoti sekmīga. Droši vien, ka, labi padomājot, varētu iezīmēt vēl kādu trešo.

Tātad, nosakot prioritātes, jāskatās, kādi uzņēmumi Latvijā strādā un lai zinātnei veidotos ar tiem sinerģija?

Jā, būtu svarīgi ņemt vērā sinerģiju ar vietējiem uzņēmumiem un arī ar to, kas notiek pasaulē. Prioritātēm gan nebūtu jābūt izslēdzošām. Vienmēr jābūt iespējai zinātniekam pieteikt kaut ko spilgtu, kas neiederas prioritātēs. Diez vai 2007. gadā, kad atgriezos Latvijā, kvantu skaitļošanu kāds būtu ielicis Latvijas zinātnes prioritātēs. Tāpēc vienmēr ir jāatstāj vieta izcilam zinātniekam, kas neiederas nevienā prioritātē vai kurš ielēcis tajā prioritātē desmit gadus pirms tā kļuvusi par prioritāti.

Tā jau arī pasaule virzās uz priekšu, kad kāds sāk darīt to, ko citi nedara.

Jā, kāds var uzķert jaunas zinātniskās pasaules idejas ātrāk, pirms tās uztver prioritāšu rakstītāji. Ir jāspēj novērtēt izcilību un novatoriskumu, pat, ja tā ir ārpus prioritātēm.

Latvijas Universitātē nesen nomainījās rektors, notikušas arī struktūras izmaiņas. Kā jums šķiet, uz kurieni notiek virzība?

Beidzot notikusi paaudžu maiņa universitātes vadībā. Esam izkļuvuši no brīža, kad visi prorektori bija jūtami vecāki par mani, līdz brīdim, kad visi prorektori ir vismaz nedaudz jaunāki. Esam nonākuši situācijā, kad universitāti vada paaudze, kas izaugusi neatkarīgajā Latvijā, tāpat kā Rīgas Tehnisko universitāti vada paaudze, kas izaugusi neatkarīgajā Latvijā. Daļai no vadītājiem ir būtiska izglītības pieredze ārpus Latvijas. Viņi ir redzējuši Rietumeiropu un zina, kā notiek lietas. Domāju, ka tas ir ļoti svarīgi, lai mēs varētu pakāpeniski virzīt universitātes struktūru uz to, kā universitātes funkcionē Rietumeiropā.

Vai padomes iesaiste nāk par labu šai virzībai?

Padomes darbu tik daudz ikdienā neizjūtu, tomēr jūtu atsevišķu padomes locekļu gādību par zinātniekiem. Viņi mēģina palīdzēt zinātniekiem veidot sadarbību ar uzņēmumiem. Izmanto savus kontaktus, lai palīdzētu dibināt sakarus. Tādā ziņā ar ļoti labu vārdu no LU padomes varu pieminēt Baibu Apini. Padome arī ļauj rektoram būt ambiciozākam nekā viņš varētu būt bez padomes aizmugures. Akadēmiskā vide ir diezgan konservatīva. Ja ļaujam tai pašai sevi pārvaldīt, lēmumi sanāk ļoti konservatīvi, jo ir ļoti izteikta vēlme atstāt lietas tādas, kādas tās ir. Padomē ir cilvēki no ārpuses, kuri ir mazāk konservatīvi, un viņi ļauj radikālāk kaut ko mainīt. Piemēram, fakultāšu apvienošana noteikti ir kaut kas, kas nebūtu noticis bez padomes. Būtu ļoti grūti vecajā struktūrā radikāli apvienot fakultātes, jo katra sīka interešu grupiņa sevi ļoti labi aizstāvētu. Datorikas fakultātes iekļaušana Eksakto zinātņu un tehnoloģiju fakultātē būtisku iespaidu uz manu darbu nav atstājusi. Datorika pēc savas būtības ir samērā autonoma zinātne, citādāka zinātne nekā fizika vai matemātika. Domājot par zinātnes lomu sabiedrībā, esmu sapratis, ka tā atšķiras atkarībā no tā, par kuru zinātnes jomu runājam.

Kā jūs to domājat?

Zinātnei kopumā ir nozīme sabiedrībā, bet zinātnes loma sabiedrībā atšķirsies atkarībā no nozares. Fizikā zinātnieki universitātēs ir tie, kas atklāj dabas likumus, un tie, kas dara kaut ko oriģinālu. Toties datorikā lielie izgudrojumi notiek uzņēmumos, firmās. Tas, kas rodas universitātē, ir kaut kādi šo tehnoloģiju agrīnie aizmetņi, ko pēc tam komercializē ārpus universitātēm. Datorika ir arī joma, kur universitātēm ir daudz lielāka loma izglītībā. Mēs izglītojam simtiem studentu gadā, bet fizikas nodaļu pabeidz pārdesmit studentu. Laikam sabiedrībai vajag daudz vairāk datoriķus nekā fiziķus. Tas ietekmē to, kā datoriķi domā par sevi, par savu zinātni un par to, kādi ir tās mērķi. Fizikā galamērķis ir zinātniskais eksperiments, zinātniskā publikācija. Datorikā ļoti bieži tās ietekme uz pasauli iet caur studentiem, ko sagatavojam. Tehnoloģiskie sasniegumi galarezultātā tāpat notiks firmās, bet tie notiks to ideju dēļ, kuru aizmetņus iesējuši zinātnieki gan tiešā formā, gan caur studentiem, kas aiziet uz firmām strādāt. Tagad skatos uz Eiropas izsludinātajiem projektu konkursiem mākslīgā intelekta jomā. Ja tos salīdzina ar to, kas notiek šajā jomā Ziemeļamerikā ar privātiem resursiem, var saprast, ka Eiropas Savienība ir mazs spēlētājs, un mēs Latvijā mākslīgā intelekta jomā esam maziņš, maziņš spēlētājs, kuram varbūt paveiksies un varbūt izdosies atrast kaut kādas savas nišas.

Cik reižu mazākas ir tās summas, ko Eiropa grasās ieguldīt?

Desmitiem un simtiem reižu mazākas.

Kādēļ pats izvēlējāties akadēmiķa karjeru, ja reiz lielie atklājumi notiek firmās?

Man ir interesanti darboties tādā ceļā, kā es to daru. Turklāt pagājušā gadsimta deviņdesmitajos gados zinātnes telpa datorikā izskatījās citādāk. Ceļi no akadēmiskās vides uz firmām bija mazāk acīmredzami. Iespējams, ka šodien es to ceļu izvēlētos.

Vai tagad nevar vēl pārdomāt?

Tagad es negribu. Man ir sava joma, ir lietas, par kurām esmu uzņēmies atbildību. Negribētos tās pamest. Vismaz viens no tehnoloģiju milžiem man ir darbu piedāvājis, bet paliku pētniecībā. Ja kāds liels milzis piedāvātu man izveidot pētniecības atzaru Latvijā, tad gan būtu vilinājums ko mainīt.

Šobrīd dzīvojam sarežģītā laikā ģeopolitiski un arī sabiedrības attīstības ziņā. Kur pasaule, jūsuprāt, virzās?

Pasaule ir lielā haosā. Iespējams, tehnoloģijas cilvēcei atrisinājušas pārāk daudz problēmu, un nu tai ir lieka enerģija, kuru nav kur likt. Tas rada kaut ko no tā haosa, kas mums ir apkārt. Iespējams, ka ir kāda optimālā sabiedrības savienotības pakāpe, un mēs ar sociālajiem tīkliem to esam pārsnieguši. Tas rada ļoti interesantus jautājumus, kā to visu regulēt un kā tas saderas ar demokrātiskajām vērtībām. Es gan neuzskatu, ka problēmas saknes ir Facebook algoritmos. Problēma ir daudz globālāka, jo sociālie tīkli ir mainījuši veidu, kā saskaramies, kā patērējam medijus. Cilvēki vairs nelasa avīzi vai žurnālu no vāka līdz vākam: viņi lasa kaut ko, kas ceļo pa internetu. Tas vairs nemainīsies atkarībā no tā, vai Facebook savu algoritmu nedaudz pielabos vienā vai otrā virzienā. Ir radies tāds sabiedrības savienotības efekts, kas vairs nav atkarīgs no tā, kāds konkrēti algoritms tur tiek lietots. Es domāju, ka šī satīklotība liek cilvēcei veltīt pārāk lielu enerģiju savstarpējām cīņām. Tagad katram ir iespēja iejaukties jebkādā jautājumā, un cilvēki sāk iejaukties jautājumos, kur viņi nav kompetenti. Tad ļoti lielu lomu nospēlē mūsu ego un spītība. Ego un spītība var likt arī gudram cilvēkam zaudēt prātu un uzstāt uz kaut ko, uz ko nevajadzētu uzstāt. Ir radies ārkārtīgi sarežģīts mezgls, kam nespēju izdomāt risinājumu. Domāju, ka neviens pasaulē tam nespēj rast risinājumu.

Kā Latvijas politiķi šajā haosā izskatās? Vai viņi spēj tvert lauku? Un vai valdības darbības ir adekvātas?

Latvijas valdība samērā labi tiek galā ar to, ko viņi spēj ietekmēt. Lielajos pasaules viļņos ir lietas, ko mēs spējam ietekmēt, un lietas, ko nespējam ietekmēt. Ar lietām, ko spējam ietekmēt, tiekam galā tīri normāli.

Paldies par sarunu!