Organizațiile științifice din diferite țări lucrează la crearea așa-numitelor. calculatoare cuantice. Dispozitivele unei arhitecturi speciale ar trebui să prezinte performanțe sporite și să simplifice soluția unui număr de sarcini. Este destul de firesc ca industriile militare și de apărare să fie deja interesate de astfel de tehnologii.
Proces de implementare
Primii care au apărut pe piață au fost calculatoarele cuantice de la compania canadiană D-Wave Systems. Din 2007, a introdus o serie de procesoare bazate pe un număr diferit de qubit-uri cu capacități diferite. În acest caz, nu vorbim despre un computer universal cu drepturi depline, ci despre un sistem specializat pentru rezolvarea problemelor specifice. Totuși, în acest caz, s-a arătat superioritatea față de sistemele de arhitectură „clasică”.
În 2011, a fost introdus un computer D-Wave One de 128 qubit, capabil să realizeze numai optimizare discretă. În curând a existat un contract în valoare de peste 10 milioane de dolari cu Lockheed Martin pentru furnizarea unei mașini și întreținerea ulterioară a acesteia. În comunicările sale, organizația client a indicat că computerul va fi utilizat pentru a rezolva cele mai complexe probleme și probleme din domeniul software.
În 2013, Lockheed-Martin a comandat un computer D-Wave Two mai nou cu un procesor de 512 qubit. Următorul computer, tipul doi, a fost vândut unui grup de organizații conduse de NASA pentru un proiect comun. Al treilea contract cu Lockheed Martin a fost semnat în 2015 și prevedea livrarea produsului D-Wave 2X, care are 1.152 de qubiți. Alți clienți includ NASA și Laboratorul Național Los Alamos. La începutul anului 2017, au început vânzările computerului D-Wave 2000Q (2048 qubiți) - au devenit din nou interesați de NASA și organizațiile conexe. Sistemul Advantage (5640 qubiți) intră pe piață în acest an.
În iunie, a devenit cunoscut faptul că centrul de calcul cuantic USC-Lockheed Martin bazat pe școala tehnică USC Viterbi va primi un computer Advantage în viitorul apropiat. Se așteaptă ca primirea unei mașini mai puternice să extindă capacitățile centrului de a efectua cercetări și de a crea sisteme practice. În plus, noul computer va fi inclus în complexul cloud cuantic Leap.
În ciuda criticilor și a capacităților limitate, computerele cuantice de la D-Wave Systems au făcut obiectul mai multor contracte și au fost utilizate în diferite organizații de aproape 10 ani. Principalul client al acestor echipamente a fost Lockheed Martin, una dintre cele mai mari organizații din industria de apărare, care operează în toate domeniile majore. De asemenea, organizațiile științifice și de cercetare, incl. angajat în domeniul aplicat.
Viitorul de la DARPA
În luna martie a acestui an, agenția DARPA și-a lansat proiectul de computer cuantic. În cadrul programului ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum), este planificat să se rezolve problemele generale legate de crearea de noi computere și apoi să se creeze probe gata făcute. Șapte „echipe” sunt implicate în lucrare, la care participă organizații științifice și de proiectare.
Prima etapă a ONISQ va dura un an și jumătate; în cadrul său, este necesar să se dezvolte tehnici și algoritmi pentru rezolvarea problemelor de optimizare combinatorie. Apoi va începe a doua etapă, al cărei scop va fi îmbunătățirea produselor și programelor create. Rezultatele programului pot fi aplicate atât în sfera militară, cât și în cea civilă.
DARPA ia în considerare faptul că crearea unui computer cuantic universal este o sarcină extrem de dificilă și, prin urmare, deocamdată își stabilesc obiective mai modeste. În special, este permis să se creeze simulatoare ale unui sistem cuantic bazat pe un computer „obișnuit” sau să se dezvolte o arhitectură hibridă cu un număr limitat de qubiți.
Perspectiva rusească
În alte țări, incl. în Rusia, dezvoltarea calculelor cuantice rămâne în urmă. Simulatoare și prototipuri cu un număr mic de qubits sunt disponibile și sunt utilizate, dar vânzările comerciale și adoptarea în masă sunt încă departe. Cu toate acestea, se iau măsurile necesare, iar rezultatele dorite vor apărea în viitorul apropiat.
De exemplu, în 2018, Fundația Rusă pentru Studii Avansate a lansat proiectul „Sisteme optice de calcul cuantic”. Ca parte a acestei lucrări în 2018-2021. s-a planificat crearea unor demonstratoare de computere cu 50 de qubiți bazate pe atomi neutri și circuite optice integrate. Principalul executant al proiectului este Universitatea de Stat din Moscova, iar o serie de alte organizații sunt, de asemenea, implicate în lucrare.
Lucrarea nu a fost încă finalizată, dar există deja planuri de introducere a noilor tehnologii. Calculul cuantic este unul dintre domeniile promițătoare ale programului de stat Digital Economy. În esență, computerele noi cu performanțe sporite vor fi utilizate în diverse domenii ale industriei și economiei. În viitor, se propune crearea de mijloace de criptare cuantică cu stabilitate sporită.
Proiectul actual este de interes pentru diferite organizații guvernamentale și comerciale. Astfel, corporația de stat „Rosatom” și unele mari organizații de stat și comerciale sunt interesate să obțină calculatoare cuantice. Se discută posibilitatea introducerii lor în industria de apărare - dar întreprinderi specifice nu au fost încă numite. Aparent, astfel de probleme vor fi rezolvate în viitor, după apariția prototipurilor gata făcute.
Sarcini aplicate
Principalul avantaj al computerelor cuantice față de sistemele tradiționale este performanța crescută a acestora. Datorită acestui fapt, o mașină cuantică poate fi utilizată pentru calcule mai rapide sau pentru efectuarea unor lucrări specifice în care utilizarea altor mijloace este impracticabilă.
Lockheed Martin este implicat în calculul cuantic de câțiva ani. Nu au fost dezvăluite informații detaliate despre progresul acestor lucrări, sarcinile lor reale și succesele obținute. În același timp, au fost publicate date generale despre obiectivele și perspectivele direcției, care permit tragerea unor concluzii diferite.
Resursele oficiale ale companiei menționează utilizarea computerelor de la D-Wave Systems ca instrument de verificare software. La scrierea software-ului, sunt posibile anumite erori, căutarea și corectarea cărora ocupă mult din timpul și resursele dezvoltatorului. Un computer cuantic de mare viteză poate testa un program într-un timp minim și poate identifica orice probleme existente. În unele cazuri, calculul cuantic este capabil să facă față sarcinilor care sunt practic insolubile pentru sistemele cu alte arhitecturi.
Revizuirea codului poate fi utilizată în diverse domenii. Dezvoltarea de software pentru tehnologia aviației este dată ca exemplu. Calculatorul cuantic va accelera procesul de testare și îmbunătățire a programelor, iar un plan gata și sigur va fi lansat pentru testare. Calculatoarele de mare viteză sunt, de asemenea, potrivite pentru calcule în industria spațială. În câteva milisecunde, D-Wave Two este capabil să calculeze multe traiectorii ale navei și să o selecteze pe cea optimă.
Probleme de performanta
Lockheed Martin are doar sisteme cuantice cu capacități limitate - computerele de la D-Wave rezolvă doar o gamă îngustă de probleme. În viitor, este de așteptat apariția sistemelor universale cu domenii largi de aplicare și acest lucru va face posibilă utilizarea mai deplină a vitezei posibile.
Este necesară prelucrarea rapidă a unor cantități mari de date sau efectuarea de calcule complexe în diverse domenii ale industriei de apărare. Introducerea computerelor cuantice va simplifica dezvoltarea software-ului, va accelera proiectarea diferitelor structuri și va reduce numărul de teste de teren necesare. Performanța ridicată poate fi utilă atunci când se creează sisteme cu inteligență artificială în diverse scopuri - acest domeniu este, de asemenea, de interes pentru întreprinderile militare și de apărare.
În general, calculul cuantic, precum și computerele de uz general sau specializate, sunt de mare interes și pot găsi aplicații în diverse domenii. Introducerea unor astfel de sisteme, așa cum era de așteptat, a început cu sectorul de apărare și, cel mai probabil, va fi liderul în dezvoltarea de tehnologii și modele mai noi. Se așteaptă ca mijloacele de calcul fundamental noi să afecteze serios industria și armata, dar cât de repede vor apărea astfel de rezultate și ce schimbări vor duce la aceasta nu este încă clar.
