Andris Ambainis ir viens spējīgākajiem pasaules jaunajiem zinātniekiem kvantu skaitļošanā un jaunākais akadēmiķis Latvijas Zinātņu akadēmijas vēsturē.
Kvantu skaitļošanā Andris Ambainis sācis strādāt jau pirms 12 gadiem, pēc maģistra un doktora studiju pabeigšanas Latvijas Universitātē aizbraucot uz ASV studēt doktora programmā Kalifornijas universitātē Bērklijā.
«Toreiz biju tradicionālais datoriķis un matemātiķis un par kvantu fiziku zināju tikai no populārzinātniskajiem žurnāliem. Mana pirmā doktora disertācija bija par parasto skaitļošanu, bet tobrīd parādījās pirmie zinātniskie raksti par kvantu skaitļošanu. Mans disertācijas vadītājs, profesors Rūsiņš Mārtiņš Freivalds saprata, ka šī varētu būt interesanta joma, un iedeva dažus no tiem man palasīt. Tas bija vienu gadu pirms tam, kad šajā jomā notika lielie atklājumi, kas kvantu skaitļošanu padarīja tik aktuālu.»
Gadījies, ka Bērklijā jau pirmajā studiju semestrī Andris varējis klausīties kursu par kvantu datoriem. Šī joma viņu piesaistījusi ar to, ka tajā bijis daudz nezināmā. «Kvantu datoru ideja ir pastāvējusi kopš 80. gadu sākuma, bet ļoti ilgu laiku cilvēki nezināja, ko ar tādiem datoriem varēs izdarīt, kamēr 1994. gadā notika pārsteidzošs atklājums. Amerikāņu zinātnieks Pīters Šors (Peter Shor) saprata, ka ar kvantu datoriem varēs uzlauzt parastos šifrus — tādus, ko mēs izmantojam, lai pārraidītu informāciju pa internetu, piemēram, lietojot internetbanku. Viņš atklāja, ka problēmas, kas var būt par sarežģītu parastajam datoram, ir vieglas kvantu datoram.»
Aizraujošs lauks
Kad Andris Ambainis pievērsies pētniecībai kvantu skaitļošanā, šajā jomā strādājuši tikai daži desmiti zinātnieku. Tagad viņu skaits pasaulē ir pāri tūkstotim. «Mani aizrāva arī tas, ka šis ir starpdisciplinārs lauks, te var izmantot zināšanas no datorzinātnes, no matemātikas, no fizikas.»
Kvantu skaitļošanas pētnieki Latvijā nodarbojas ar teoriju, skaidro profesors. «Mēs pētām, ko varētu izdarīt ar kvantu datoru, ja to izdotos uzbūvēt. Pašu kvantu datora būvēšanu atstājam zinātniskajām grupām citās valstīs, un vairākām no tām tas jau ir arī izdevies, radot pirmos kvantu procesora prototipus.»
Galvenais ieguvums no kvantu datora radīšanas būs tas, ka daudzas skaitļošanas operācijas varēs veikt daudz ātrāk. Latvijas zinātnieki ir konstruējuši metodi, kā ar kvantu datoru meklēt vienādus skaitļus vai vārdus lielā datu kopumā. Šī ideja ir tālāk attīstīta citās valstīs, iegūstot skaitļošanas metodes citiem uzdevumiem.
Strādā datu drošībai
Ļoti liela uzmanība pasaulē ir pievērsta kvantu skaitļošanas iespējām kriptogrāfijā jeb nozarē, kas nodarbojas ar datu drošības problēmām — šifrēšanu, datu autentifikāciju un nodrošināšanos pret datu izmaiņām no kādas trešās puses. Kvantu šifrēšana tiek pētīta arī Latvijā.
Andra Ambaiņa idejas par kvantu šifrēšanu ir jau realizētas praksē. Piemēram, kad pagājušajā gadā Šveicē tika veikts eksperiments, kura laikā politisko vēlēšanu rezultāti tika nosūtīti pa datortīklu, izmantojot kvantu kriptēšanu. Vēlāk cita zinātnieku grupa atklāja, ka šos vēlēšanu rezultātus bija iespējams modificēt. Andris Ambainis pilnveidoja izmantoto kvantu šifrēšanas protokolu, novēršot šo problēmu.
«Dažās no kvantu šifrēšanas sistēmām šifrētos ziņojumus bija iespējams mainīt arī nenolasot. Piemēram, ja šifrētais ziņojums pārraida finanšu informāciju, tas, kurš to pārtver, var nebūt spējīgs «nolasīt» šo pārraidi, bet var pieskaitīt pārskaitījuma summai 100 latus, to nenolasot. Mēs esam izstrādājuši metodi, kā kvantu sistēmā novērst šāda veida uzbrukumus.»
Kurp plūst smadzenes
Andris Ambainis ir viens no Eiropas zinātniekiem, kuri saņem Eiropas Komisijas «reintegrācijas stipendiju». Tā konkursa kārtībā tiek piešķirta zinātniekiem, kuri vismaz piecus gadus ir strādājuši ārpus Eiropas un nolēmuši atgriezties.
ASV kultūra ir dabiski atvērta pret iebraucējiem, — Andris vērtē iemeslus, kāpēc ir tik liela «smadzeņu noplūde» virzienā no Eiropas uz Ameriku. «Lai cilvēki uz kaut kurieni plūstu, ir jārada vide, kas viņus pieņem. Otra raksturīga iezīme ir tā, ka Amerikā tiek atbalstītas daudzveidīgas idejas. Zinātnē daudzas veiksmīgas idejas var realizēt nelielos kolektīvos, kuros ietilpst 2—5 zinātnieki un kuras sadarbojas ar līdzīgām nelielām grupām. Lielākajā daļā pārējo pasaules valstu parasti tiek definētas prioritātes zinātnes finansējumam un tad veidotas ļoti lielas zinātnieku grupas šajās prioritātēs. Manuprāt, Amerikas modelis funkcionē labāk.»
Studiju laikā Amerikā strādājis tādās kompānijās kā Microsoft un IBM, vēlāk bijis Institute for Advanced Studies pētnieks Prinstonā un docents Vaterlo Universitātē Kanādā, Andris atgriezies Latvijā galvenokārt personisku iemeslu vadīts. «Ar Latvijas cilvēkiem man ir daudz vairāk kopīgā, ir vieglāk komunicēt. Esot Kanādā un Amerikā, nejutu, ka tā ir mana vide un mana sabiedrība. Viņu intereses ir citādas, līdzdalīties es tajās varu, tomēr tās mani nesaista.»
Zinātnes spēks
Vēl viens iemesls atgriezties ir vēlme Latvijā veidot savu zinātnisko grupu, kas aptvertu gan kvantu skaitļošanu, gan saistītās jomas. «Esmu viens no nedaudzajiem šajā nozarē Latvijā, kuri ir iegājuši starptautiskajā apritē, un gribu palīdzēt izdarīt to citiem. Redzu, ka šeit ir cilvēki, kuri grib darboties,» saka Andris Ambainis.
Neviens zinātnieks nevar eksistēt pats par sevi, uzskata profesors. «Matemātikas olimpiādē cilvēku var ielikt telpā vienu ar sešiem uzdevumiem, kas viņam jārisina, bet zinātniskajā sabiedrībā katrs pamatojas uz to, ko izdarījuši citi. No nulles izdomāt jaunu ideju ir grūti. Zinātniskā sabiedrība ir daudz lielāks spēks nekā viens zinātnieks vien.»
Andris neslēpj, ka Eiropas Komisijas stipendija viņam palīdz laikā, kad finansējums zinātnei Latvijā ir smagi cietis. Tā ir piešķirta līdz 2012. gada aprīlim. Kas pēc tam? «Gribētos Latvijā palikt. Ceru, ka līdz tam kāds atrisinājums būs,» saka Andris Ambainis, vienlaikus paužot bažas par to, ka daudzi citi Latvijas zinātnieki nepietiekamā finansējuma dēļ dodas vai gatavojas doties prom. Iespējams, uz neatgriešanos.
Globalizācijas pozitīvā puse gan ir tā, ka zinātnieka atrašanās vieta vairs nav tik svarīga. Piemēram, nesen pazīstamais angļu matemātiķis Tims Gauerss (Timothy Gowers) izveidoja matemātikas projektu internetā, kur publicēja dažas savas idejas, un tad pilnīgi spontāni izveidojās zinātnieku kolektīvs no dažādiem kontinentiem, kuri pie šīm idejām strādāja un kopīgi atrisināja zinātnisku problēmu, stāsta Andris Ambainis.
«Tomēr valstij ir svarīgi tas, ka zinātne palīdz augstākajai izglītībai, palīdz veidot un uzturēt augsta līmeņa izglītības programmas. Tas paliek mums pašiem, kamēr idejas ceļo pāri robežām ļoti brīvi.»
Labvēlīgas nejaušības
Par saviem sasniegumiem zinātnē Andris lielā mērā ir pateicīgs saviem skolotājiem, vispirms Profesoram Cipariņam jeb Agnim Andžānam, tad profesoram Freivaldam, tomēr tikpat liela loma ir gan talantam, gan videi, kas jau kopš bērnības bijusi labvēlīga tam, lai pievērstos zinātnei.
«Man vecāki bija ķīmiķi. Tēvs — ārkārtīgi talantīgs inženieris, vēlāk Daugavpils Ķīmiskās šķiedras rūpnīcas direktors. Mums mājās bija daudz grāmatu par ķīmiju un citām zinātnēm, ko man kā bērnam gadījās paņemt no plaukta un atklāt, ka dažas no tām ir interesantas arī man.»
Kā vienu no saistošākajām bērnības grāmatām Andris atceras Bruno Martuzāna «Kā Pēcis Beisikānis Maiju Saprātiņu programmēt mācīja». «Šī grāmata mani ļoti aizrāva. Toreiz dators man Daugavpilī nebija pieejams, es lasīju par programmēšanu bez iespējām to pielietot. Maniem klasesbiedriem likās mazliet dīvaini, ka es rakstu uz papīra programmas, kuras man nav nekādas iespējas darbināt, bet beigās tas kļuva par manu profesiju. Man vienmēr ir bijusi tendence iet savu ceļu.»
Katram panākumam ir daudz cēloņu, spriež Andris Ambainis. «Manā gadījumā tas ir gan dabas dots talants, gan liels darbs, spēja daudz strādāt apstākļos, kad neviens to no mani neprasīja, piemēram, piedaloties matemātikas olimpiādēs, atrisinot vairākus simtus uzdevumu, tām gatavojoties. Varu teikt, ka man ir arī vienkārši veicies būt vidē, kur notiek veiksmīgas nejaušības. Es daru to, kas man ir interesants, un man ir veicies satikt cilvēkus, kas man šajā procesā ir palīdzējuši.»
Vizītkarte
Andris Ambainis
Latvijas Universitātes (LU) Datorikas fakultātes profesors, Latvijas Zinātņu akadēmijas īstenais loceklis
Dzimis 1975. gadā Daugavpilī
Izglītība LU Fizikas un matemātikas fakultāte (Dr. dat.), Kalifornijas Universitāte Bērklijā (Ph. D.)
Darba pieredze LU Matemātikas un informātikas institūts, Institute for Advanced Studies (Prinstona, ASV), Vaterlo Universitāte (Kanāda)
Hobiji orientēšanās sports, zinātniskā fantastika
Latvija var — televīzijā
Tikšanās ar Latvija var varoņiem — katru pirmdienu Latvijas televīzijas 1. programmā plkst. 22:25, ar atkārtojumu otrdienās.
2. novembrī — autosportists, inženieris un uzņēmējs Andris Dambis, kurš Ogrē būvē pasaules klases sporta auto.
9. novembrī — kardioķirurgs Gundars Katlaps, Virdžīnijas Valsts universitātes Medicīnas centra sirds un plaušu transplantācijas programmas direktors.
