Wetenschappelijke organisaties uit verschillende landen werken aan de oprichting van de zogenaamde. kwantumcomputers. Apparaten met een speciale architectuur moeten betere prestaties vertonen en de oplossing van een aantal taken vereenvoudigen. Het is heel natuurlijk dat de militaire en defensie-industrie al geïnteresseerd zijn in dergelijke technologieën.
Implementatie proces
De eersten die op de markt kwamen waren kwantumcomputers van het Canadese bedrijf D-Wave Systems. Sinds 2007 heeft het een reeks processors geïntroduceerd op basis van een ander aantal qubits met verschillende mogelijkheden. In dit geval hebben we het niet over een volwaardige universele computer, maar over een gespecialiseerd systeem om specifieke problemen op te lossen. In dit geval werd echter superioriteit ten opzichte van de systemen van de "klassieke" architectuur aangetoond.
In 2011 werd een 128-qubit D-Wave One-computer geïntroduceerd, die alleen discrete optimalisatie kon uitvoeren. Al snel was er een contract van meer dan $ 10 miljoen met Lockheed Martin voor de levering van één machine en het daaropvolgende onderhoud. De klantorganisatie heeft in haar communicatie aangegeven dat de computer zal worden gebruikt om de meest complexe problemen en problemen op het gebied van software op te lossen.
In 2013 bestelde Lockheed-Martin een nieuwere D-Wave Two-computer met een 512-qubit-processor. De volgende computer, type Two, werd verkocht aan een groep organisaties onder leiding van NASA voor een gezamenlijk project. Het derde contract met Lockheed Martin werd in 2015 getekend en voorzag in de levering van het D-Wave 2X-product, dat 1.152 qubits heeft. Andere klanten zijn NASA en Los Alamos National Laboratory. Begin 2017 begon de verkoop van de D-Wave 2000Q-computer (2048 qubits) - ze raakten opnieuw geïnteresseerd in NASA en aanverwante organisaties. Dit jaar komt het Advantage-systeem (5640 qubits) op de markt.
In juni werd bekend dat het kwantumcomputercentrum USC-Lockheed Martin, gebaseerd op de technische school USC Viterbi, binnenkort een Advantage-computer krijgt. De verwachting is dat de ontvangst van een krachtigere machine de mogelijkheden van het centrum zal vergroten om onderzoek te doen en praktische systemen te creëren. Daarnaast wordt de nieuwe computer opgenomen in het Leap quantum cloud-complex.
Ondanks kritiek en beperkte mogelijkheden zijn kwantumcomputers van D-Wave Systems het onderwerp geweest van verschillende contracten en worden ze al bijna 10 jaar in verschillende organisaties gebruikt. De belangrijkste klant van dergelijke apparatuur was Lockheed Martin, een van de grootste organisaties in de defensie-industrie, actief in alle belangrijke gebieden. Ook wetenschappelijke en onderzoeksorganisaties, incl. werkzaam in het toegepaste veld.
De toekomst van DARPA
In maart van dit jaar lanceerde het DARPA-bureau zijn kwantumcomputerproject. In het kader van het ONISQ-programma (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) is het de bedoeling om algemene problemen bij het maken van nieuwe computers uit te werken en vervolgens kant-en-klare voorbeelden te maken. Bij het werk zijn zeven "teams" betrokken, waarin wetenschappelijke en ontwerporganisaties participeren.
De eerste fase van ONISQ zal anderhalf jaar duren; in het kader daarvan moeten technieken en algoritmen worden ontwikkeld om combinatorische optimalisatieproblemen op te lossen. Dan begint de tweede fase, die tot doel heeft de gemaakte producten en programma's te verbeteren. De resultaten van het programma kunnen zowel op militair als civiel gebied worden toegepast.
DARPA houdt er rekening mee dat het maken van een universele kwantumcomputer een extreem moeilijke taak is, en daarom stellen ze voorlopig meer bescheiden doelen. In het bijzonder is het toegestaan om simulatoren van een kwantumsysteem te maken op basis van een "gewone" computer of om een hybride architectuur te ontwikkelen met een beperkt aantal qubits.
Russisch perspectief
In andere landen, oa. in Rusland blijft de ontwikkeling van quantum computing nog achter. Simulators en prototypes met een klein aantal qubits zijn beschikbaar en in gebruik, maar commerciële verkoop en massale adoptie zijn nog ver weg. Wel worden de nodige maatregelen genomen en zullen de gewenste resultaten in de nabije toekomst verschijnen.
In 2018 lanceerde de Russian Foundation for Advanced Study bijvoorbeeld het project "Optical Systems of Quantum Computing". Als onderdeel van dit werk in 2018-2021. het was de bedoeling om demonstrators te maken van computers met 50 qubits op basis van neutrale atomen en geïntegreerde optische schakelingen. De belangrijkste uitvoerder van het project is de Staatsuniversiteit van Moskou en een aantal andere organisaties is ook bij het werk betrokken.
Het werk is nog niet afgerond, maar er zijn al plannen om nieuwe technologieën te introduceren. Quantum computing is een van de veelbelovende gebieden van het staatsprogramma voor de digitale economie. Fundamenteel nieuwe computers met verbeterde prestaties zullen worden gebruikt in verschillende sectoren van de industrie en economie. In de toekomst wordt voorgesteld om middelen voor kwantumversleuteling te creëren met verhoogde stabiliteit.
Het huidige project is interessant voor verschillende overheids- en commerciële organisaties. Zo zijn het staatsbedrijf "Rosatom" en enkele grote staats- en commerciële organisaties geïnteresseerd in het verkrijgen van kwantumcomputers. De mogelijkheid van hun introductie in de defensie-industrie wordt besproken - maar specifieke bedrijven zijn nog niet genoemd. Blijkbaar zullen dergelijke problemen in de toekomst worden opgelost, na het verschijnen van kant-en-klare prototypes.
Toegepaste taken
Het belangrijkste voordeel van kwantumcomputers ten opzichte van traditionele systemen is hun verbeterde prestaties. Hierdoor kan een kwantummachine worden gebruikt voor snellere berekeningen of voor het uitvoeren van specifieke werkzaamheden waarbij het gebruik van andere middelen onpraktisch is.
Lockheed Martin is al enkele jaren betrokken bij quantum computing. Gedetailleerde informatie over de voortgang van dergelijke werken, hun werkelijke taken en de behaalde successen werden niet bekendgemaakt. Tegelijkertijd zijn algemene gegevens over de doelen en vooruitzichten van de richting gepubliceerd, waardoor verschillende conclusies kunnen worden getrokken.
De officiële bronnen van het bedrijf vermelden het gebruik van computers van D-Wave Systems als softwareverificatietool. Bij het schrijven van software zijn bepaalde fouten mogelijk, waarvan het zoeken en corrigeren veel tijd en middelen van de ontwikkelaar kost. Een snelle kwantumcomputer kan een programma in minimale tijd testen en eventuele bestaande problemen identificeren. In sommige gevallen kan kwantumcomputing taken aan die praktisch onoplosbaar zijn voor systemen met andere architecturen.
Code review kan op verschillende gebieden worden gebruikt. Als voorbeeld wordt de ontwikkeling van software voor luchtvaarttechnologie genoemd. De kwantumcomputer zal het proces van testen en verbeteren van programma's versnellen en er zal een gereed en veilig vliegtuig worden vrijgegeven voor testen. High-speed computers zijn ook geschikt voor berekeningen in de ruimtevaart. Binnen enkele milliseconden is D-Wave Two in staat om vele trajecten van het schip te berekenen en de optimale te selecteren.
Prestatieproblemen
Lockheed Martin heeft alleen kwantumsystemen met beperkte mogelijkheden - computers van D-Wave lossen slechts een beperkt aantal problemen op. In de toekomst wordt de opkomst van universele systemen met brede toepassingsgebieden verwacht, waardoor de mogelijke snelheid beter kan worden benut.
Op verschillende terreinen van de defensie-industrie is een snelle verwerking van grote hoeveelheden data of het uitvoeren van complexe berekeningen vereist. De introductie van kwantumcomputers zal de softwareontwikkeling vereenvoudigen, het ontwerp van verschillende structuren versnellen en het aantal benodigde veldtesten verminderen. Hoge prestaties kunnen nuttig zijn bij het maken van systemen met kunstmatige intelligentie voor verschillende doeleinden - dit gebied is ook van belang voor militaire en defensiebedrijven.
Over het algemeen zijn kwantumcomputing, evenals computers voor algemeen gebruik of gespecialiseerde computers, van groot belang en kunnen ze op verschillende gebieden worden toegepast. De introductie van dergelijke systemen begon, zoals verwacht, in de defensiesector en zal hoogstwaarschijnlijk de leider zijn in de ontwikkeling van nieuwere technologieën en ontwerpen. De verwachting is dat de fundamenteel nieuwe manier van computergebruik de industrie en het leger ernstige gevolgen zal hebben, maar hoe snel dergelijke resultaten zullen verschijnen en tot welke veranderingen het zal leiden, is nog niet duidelijk.
