Znanstvene organizacije iz različnih držav delajo na ustvarjanju t.i. kvantni računalniki. Naprave posebne arhitekture bi morale pokazati povečano zmogljivost in poenostaviti reševanje številnih nalog. Povsem naravno je, da se vojaška in obrambna industrija že zanimata za takšne tehnologije.
Postopek izvajanja
Prvi so se na trgu pojavili kvantni računalniki kanadskega podjetja D-Wave Systems. Od leta 2007 je uvedel vrsto procesorjev, ki temeljijo na različnem številu kubitov z različnimi zmogljivostmi. V tem primeru ne govorimo o polnopravnem univerzalnem računalniku, ampak o specializiranem sistemu za reševanje posebnih težav. Vendar se je v tem primeru pokazala superiornost nad sistemi »klasične« arhitekture.
Leta 2011 je bil predstavljen 128-kubitni računalnik D-Wave One, ki lahko izvaja samo diskretno optimizacijo. Kmalu je bila z družbo Lockheed Martin sklenjena pogodba v vrednosti več kot 10 milijonov dolarjev za dobavo enega stroja in njegovo nadaljnje vzdrževanje. Odjemalska organizacija je v svojih sporočilih navedla, da bo računalnik uporabljen za reševanje najbolj zapletenih težav in težav na področju programske opreme.
Leta 2013 je Lockheed-Martin naročil novejši računalnik D-Wave Two s 512-kubitnim procesorjem. Naslednji računalnik tipa Two je bil prodan skupini organizacij, ki jih vodi NASA, za skupni projekt. Tretja pogodba z Lockheed Martinom je bila podpisana leta 2015 in je predvidevala dobavo izdelka D-Wave 2X, ki ima 1.152 kubitov. Druge stranke so NASA in Nacionalni laboratorij Los Alamos. V začetku leta 2017 se je začela prodaja računalnika D -Wave 2000Q (2048 kubitov) - spet so se začeli zanimati za NASA in sorodne organizacije. Letos na trg prihaja sistem Advantage (5640 kubitov).
Junija je postalo znano, da bo kvantni računalniški center USC-Lockheed Martin, ki temelji na tehnični šoli USC Viterbi, v bližnji prihodnosti prejel računalnik Advantage. Pričakuje se, da bo prejem zmogljivejšega stroja razširil zmogljivosti centra za izvajanje raziskav in ustvarjanje praktičnih sistemov. Poleg tega bo novi računalnik vključen v kompleks kvantnih oblakov Leap.
Kljub kritikam in omejenim zmogljivostim so bili kvantni računalniki podjetja D-Wave Systems predmet več pogodb in se že skoraj 10 let uporabljajo v različnih organizacijah. Glavni kupec takšne opreme je bil Lockheed Martin, ena največjih organizacij v obrambni industriji, ki deluje na vseh večjih področjih. Tudi znanstvene in raziskovalne organizacije, vklj. zaposlen na uporabnem področju.
Prihodnost iz DARPA
Marca letos je agencija DARPA začela svoj projekt kvantnega računalnika. V okviru programa ONISQ (optimizacija s hrupno vmesno kvantno kvantnostjo) se načrtuje reševanje splošnih vprašanj ustvarjanja novih računalnikov in nato izdelava že pripravljenih vzorcev. Pri delu sodeluje sedem "ekip", v katerih sodelujejo znanstvene in oblikovalske organizacije.
Prva stopnja ONISQ bo trajala leto in pol, v njenem okviru pa je treba razviti tehnike in algoritme za reševanje problemov kombinatorne optimizacije. Nato se bo začela druga stopnja, katere namen bo izboljšati ustvarjene izdelke in programe. Rezultati programa se lahko uporabljajo tako na vojaškem kot na civilnem področju.
DARPA upošteva, da je ustvarjanje univerzalnega kvantnega računalnika izjemno težka naloga, zato so si za zdaj postavili skromnejše cilje. Zlasti je dovoljeno ustvarjanje simulatorjev kvantnega sistema na osnovi "običajnega" računalnika ali razvoj hibridne arhitekture z omejenim številom kubitov.
Ruska perspektiva
V drugih državah, vklj. v Rusiji razvoj kvantnega računalništva še vedno zaostaja. Simulatorji in prototipi z majhnim številom kubitov so na voljo in so v uporabi, toda komercialna prodaja in množično sprejetje sta še daleč. Vendar pa so sprejeti potrebni ukrepi in želeni rezultati se bodo pokazali v bližnji prihodnosti.
Ruska fundacija za napredne študije je na primer leta 2018 začela projekt "Optični sistemi kvantnega računalništva". V okviru tega dela v letih 2018-2021. načrtovano je bilo ustvariti demonstratorje računalnikov s 50 kubiti na osnovi nevtralnih atomov in integriranih optičnih vezij. Glavni izvajalec projekta je Moskovska državna univerza, pri delu pa sodelujejo tudi številne druge organizacije.
Dela še niso zaključena, vendar že obstajajo načrti za uvedbo novih tehnologij. Kvantno računalništvo je eno od obetavnih področij državnega programa za digitalno gospodarstvo. Temeljno novi računalniki z večjo zmogljivostjo se bodo uporabljali na različnih področjih industrije in gospodarstva. V prihodnosti se predlaga ustvarjanje sredstev za kvantno šifriranje s povečano stabilnostjo.
Trenutni projekt je zanimiv za različne vladne in poslovne organizacije. Tako se državna družba "Rosatom" in nekatere velike državne in komercialne organizacije zanimajo za pridobitev kvantnih računalnikov. O možnosti njihove uvedbe v obrambni industriji se razpravlja - vendar določena podjetja še niso imenovana. Očitno bodo takšna vprašanja rešena v prihodnosti, po pojavu že pripravljenih prototipov.
Uporabljene naloge
Glavna prednost kvantnih računalnikov pred tradicionalnimi sistemi je njihova povečana zmogljivost. Zahvaljujoč temu se lahko kvantni stroj uporablja za hitrejše izračune ali za opravljanje določenega dela, pri katerem je uporaba drugih sredstev nepraktična.
Lockheed Martin se s kvantnim računalništvom ukvarja že nekaj let. Podrobne informacije o napredku takih del, njihovih resničnih nalogah in doseženih uspehih niso bile razkrite. Hkrati so bili objavljeni splošni podatki o ciljih in obetih smeri, ki omogočajo različne sklepe.
Uradni viri podjetja omenjajo uporabo računalnikov podjetja D-Wave Systems kot orodja za preverjanje programske opreme. Pri pisanju programske opreme so možne določene napake, katerih iskanje in popravljanje vzame razvijalcu veliko časa in sredstev. Hitrostni kvantni računalnik lahko v minimalnem času preizkusi program in ugotovi morebitne obstoječe težave. V nekaterih primerih je kvantno računalništvo sposobno obvladati naloge, ki so za sisteme z drugo arhitekturo praktično nerešljive.
Pregled kode se lahko uporablja na različnih področjih. Kot primer je naveden razvoj programske opreme za letalsko tehnologijo. Kvantni računalnik bo pospešil proces testiranja in izboljševanja programov, pripravljeno in varno letalo pa bo izdano za testiranje. Računalniki za visoke hitrosti so primerni tudi za izračune v vesoljski industriji. D-Wave Two lahko v nekaj milisekundah izračuna številne poti ladje in izbere optimalno.
Težave z zmogljivostjo
Lockheed Martin ima le kvantne sisteme z omejenimi zmogljivostmi - računalniki D -Wave rešujejo le ozek spekter težav. V prihodnosti se pričakuje pojav univerzalnih sistemov s širokim področjem uporabe, kar bo omogočilo popolnejšo uporabo možne hitrosti.
Hitra obdelava velikih količin podatkov ali izvajanje kompleksnih izračunov je potrebna na različnih področjih obrambne industrije. Uvedba kvantnih računalnikov bo poenostavila razvoj programske opreme, pospešila načrtovanje različnih struktur in zmanjšala število potrebnih terenskih testov. Visoke zmogljivosti so lahko koristne pri ustvarjanju sistemov z umetno inteligenco za različne namene - to področje je zanimivo tudi za vojaška in obrambna podjetja.
Na splošno so kvantno računalništvo, pa tudi splošni ali specializirani računalniki zelo zanimivi in lahko najdejo aplikacije na različnih področjih. Uvedba tovrstnih sistemov se je po pričakovanjih začela z obrambnim sektorjem in najverjetneje bo vodilna pri razvoju novejših tehnologij in modelov. Pričakuje se, da bodo bistveno nova računalniška sredstva resno vplivala na industrijo in vojsko, a kako hitro se bodo pojavili takšni rezultati in do katerih sprememb bodo privedle, še ni jasno.
