Научни организации от различни страни работят по създаването на т.нар. квантови компютри. Устройствата със специална архитектура трябва да показват повишена производителност и да опростяват решаването на редица задачи. Съвсем естествено е, че военната и отбранителната индустрия вече се интересуват от подобни технологии.
Процес на изпълнение
Първи на пазара се появиха квантови компютри от канадската компания D-Wave Systems. От 2007 г. той въведе редица процесори, базирани на различен брой кубити с различни възможности. В този случай не говорим за пълноценен универсален компютър, а за специализирана система за решаване на конкретни проблеми. В този случай обаче беше показано превъзходство над системите на "класическата" архитектура.
През 2011 г. беше представен 128-кубитов компютър D-Wave One, способен да извършва само дискретна оптимизация. Скоро имаше договор на стойност над 10 милиона долара с Lockheed Martin за доставка на една машина и нейната последваща поддръжка. В съобщенията си клиентската организация посочи, че компютърът ще се използва за решаване на най -сложните проблеми и проблеми в областта на софтуера.
През 2013 г. Lockheed-Martin поръчва по-нов компютър D-Wave Two с 512-кубитов процесор. Следващият компютър, тип Втори, беше продаден на група организации, ръководени от НАСА, за съвместен проект. Третият договор с Lockheed Martin е подписан през 2015 г. и предвижда доставката на продукта D-Wave 2X, който има 1152 кубита. Други клиенти са НАСА и Националната лаборатория в Лос Аламос. В началото на 2017 г. започнаха продажбите на компютъра D -Wave 2000Q (2048 кубита) - те отново се заинтересуваха от НАСА и сродни организации. Системата Advantage (5640 кубита) навлиза на пазара тази година.
През юни стана известно, че квантовоизчислителният център на USC-Lockheed Martin, базиран на техническото училище USC Viterbi, ще получи компютър Advantage в близко бъдеще. Очаква се получаването на по -мощна машина да разшири възможностите на центъра за провеждане на изследвания и създаване на практически системи. В допълнение, новият компютър ще бъде включен в квантовия облачен комплекс Leap.
Въпреки критиките и ограничените възможности, квантовите компютри от D-Wave Systems са обект на няколко договора и се използват в различни организации в продължение на почти 10 години. Основен клиент на такова оборудване беше Lockheed Martin, една от най -големите организации в отбранителната индустрия, работеща във всички основни области. Също така научни и изследователски организации, вкл. заети в приложната област.
Бъдещето от DARPA
През март тази година агенцията DARPA стартира своя квантов компютърен проект. В рамките на програмата ONISQ (Оптимизация с шумен междинен мащаб) се планира да се разработят общи въпроси за създаването на нови компютри и след това да се създадат готови мостри. В работата участват седем „екипа“, в които участват научни и дизайнерски организации.
Първият етап на ONISQ ще продължи година и половина; в неговите рамки е необходимо да се разработят техники и алгоритми за решаване на задачи за комбинативна оптимизация. След това ще започне вторият етап, чиято цел ще бъде подобряване на създадените продукти и програми. Резултатите от програмата могат да намерят приложение както във военната, така и в гражданската сфера.
DARPA взема предвид, че създаването на универсален квантов компютър е изключително трудна задача и затова засега те си поставят по -скромни цели. По -специално е позволено да се създават симулатори на квантова система, базирана на "обикновен" компютър или да се разработи хибридна архитектура с ограничен брой кубити.
Руската перспектива
В други страни, вкл. в Русия развитието на квантовите изчисления все още изостава. Симулатори и прототипи с малък брой кубити са налични и се използват, но търговските продажби и масовото приемане все още са далеч. Въпреки това се вземат необходимите мерки и желаните резултати ще се появят в близко бъдеще.
Например през 2018 г. Руската фондация за напреднали изследвания стартира проекта „Оптични системи за квантови изчисления“. Като част от тази работа през 2018-2021г. беше планирано да се създадат демонстратори на компютри с 50 кубита на базата на неутрални атоми и интегрални оптични схеми. Основният изпълнител на проекта е Московският държавен университет, а в работата участват и редица други организации.
Работата все още не е завършена, но вече има планове за въвеждане на нови технологии. Квантовите изчисления са една от обещаващите области на държавната програма за цифрова икономика. Принципно нови компютри с повишена производителност ще се използват в различни области на индустрията и икономиката. В бъдеще се предлага създаване на средства за квантово криптиране с повишена стабилност.
Настоящият проект представлява интерес за различни правителствени и търговски организации. Така държавната корпорация "Росатом" и някои големи държавни и търговски организации се интересуват от получаване на квантови компютри. Обсъжда се възможността за тяхното въвеждане в отбранителната индустрия - но конкретни предприятия все още не са посочени. Очевидно такива въпроси ще бъдат решени в бъдеще, след появата на готови прототипи.
Приложни задачи
Основното предимство на квантовите компютри пред традиционните системи е повишената им производителност. Благодарение на това квантова машина може да се използва за по -бързи изчисления или за извършване на специфична работа, при която използването на други средства е непрактично.
Lockheed Martin се занимава с квантови изчисления от няколко години. Подробна информация за напредъка на тези работи, техните реални задачи и постигнатите успехи не беше разкрита. Същевременно са публикувани общи данни за целите и перспективите на направлението, което позволява да се направят различни изводи.
В официалните ресурси на компанията се споменава използването на компютри от D-Wave Systems като инструмент за проверка на софтуера. При писането на софтуер са възможни определени грешки, чието търсене и коригиране отнема много време и ресурси на разработчика. Високоскоростен квантов компютър може да тества програма за минимално време и да идентифицира всички съществуващи проблеми. В някои случаи квантовите изчисления са в състояние да се справят със задачи, които са практически неразрешими за системи с други архитектури.
Прегледът на кода може да се използва в различни области. Като пример е дадено разработването на софтуер за авиационни технологии. Квантовият компютър ще ускори процеса на тестване и подобряване на програмите, а готов и безопасен самолет ще бъде пуснат за тестване. Високоскоростните компютри са подходящи и за изчисления в космическата индустрия. В рамките на няколко милисекунди D-Wave Two може да изчисли много траектории на кораба и да избере оптималната.
Проблеми с производителността
Lockheed Martin има само квантови системи с ограничени възможности - компютрите от D -Wave решават само тесен кръг от проблеми. В бъдеще се очаква появата на универсални системи с широки области на приложение и това ще направи възможно по -пълноценното използване на възможната скорост.
Бърза обработка на големи количества данни или извършване на сложни изчисления са необходими в различни области на отбранителната индустрия. Въвеждането на квантови компютри ще опрости разработването на софтуер, ще ускори проектирането на различни структури и ще намали броя на необходимите полеви тестове. Високата производителност може да бъде полезна при създаването на системи с изкуствен интелект за различни цели - тази област също представлява интерес за военните и отбранителните предприятия.
Като цяло квантовите изчисления, както и компютрите с общо предназначение или специализирани компютри, представляват голям интерес и могат да намерят приложения в различни области. Въвеждането на такива системи, както се очакваше, започна с отбранителния сектор и най -вероятно той ще бъде лидер в разработването на по -нови технологии и дизайни. Очаква се фундаментално новите изчислителни средства да засегнат сериозно индустрията и военните, но колко бързо ще се появят такива резултати и какви промени ще доведат до това все още не е ясно.
