Kvantumszámítástechnika a védelmi ipar számára
Különböző országok tudományos szervezetei dolgoznak az ún. kvantumszámítógépek. A speciális architektúrájú eszközöknek nagyobb teljesítményt kell mutatniuk, és számos feladat megoldását egyszerűsíteni kell. Teljesen természetes, hogy a katonai és védelmi ipar már érdeklődött az ilyen technológiák iránt.
Megvalósítási folyamat
A kanadai D-Wave Systems cég kvantumszámítógépei jelentek meg elsőként a piacon. 2007 óta számos processzort vezetett be, amelyek különböző számú qubitre épülnek, és különböző képességekkel. Ebben az esetben nem egy teljes értékű univerzális számítógépről beszélünk, hanem egy speciális rendszerről, amely speciális problémákat old meg. Ebben az esetben azonban a „klasszikus” architektúra rendszereivel szembeni fölény mutatkozott meg.
2011-ben mutatták be a D-Wave One számítógépet, amely 128 qubitre épül, és csak diszkrét optimalizálásra volt képes. Hamarosan több mint 10 millió dollár értékű szerződést kötöttek a Lockheed Martinnal egy gép szállítására és az azt követő karbantartásra. Az ajánlatkérő közleményeiben jelezte, hogy a számítógépet a szoftveripar legösszetettebb feladatainak, problémáinak megoldására használják majd.
2013-ban a Lockheed Martin egy újabb D-Wave Two számítógépet rendelt 512 qubit processzorral. A következő Type Two számítógépet eladták a NASA által vezetett szervezetcsoportnak egy közös projektre. A harmadik szerződést 2015-ben írták alá a Lockheed Martinnal, és egy D-Wave 2X termék szállítását írta elő 1152 qubittel. A NASA és a Los Alamos National Laboratory lett a másik ügyfele. 2017 elején megkezdődött a D-Wave 2000Q számítógép (2048 qubit) értékesítése – ismét érdeklődtek a NASA és a kapcsolódó szervezetek iránt. Idén az Advantage rendszer (5640 qubit) jelenik meg a piacon.
Júniusban vált ismertté, hogy a USC Viterbi Műszaki Iskolában működő USC-Lockheed Martin Quantum Computing Center a közeljövőben Advantage számítógépet kap. Egy nagyobb teljesítményű gép beszerzése várhatóan bővíti a központ kutatási és gyakorlati alkalmazható rendszerek létrehozásának képességét. Emellett az új számítógép a Leap kvantumfelhő komplexumba is bekerül.
A kritika és a korlátok ellenére a D-Wave Systems kvantumszámítógépei számos szerződés tárgyát képezték, és közel 10 éve használják őket különböző szervezetekben. Az ilyen berendezések fő megrendelője a Lockheed Martin volt, a védelmi ipar egyik legnagyobb szervezete, amely minden fő területen tevékenykedik. Emellett tudományos és kutatási szervezetek is, pl. alkalmazott területen.
Jövő a DARPA-tól
Ez év márciusában a DARPA ügynökség elindította kvantumszámítógép-projektjét. Az ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) program részeként tervezik az új számítógépek létrehozásának általános kérdéseinek kidolgozását, majd kész minták készítését. Hét "csapat" vesz részt a munkában, amelyben tudományos és tervező szervezetek vesznek részt.
Az ONISQ első szakasza másfél évig tart, keretein belül technikákat, algoritmusokat kell kidolgozni a kombinatorikus optimalizálási feladatok megoldására. Ezután kezdődik a második szakasz, melynek célja az elkészített termékek, programok továbbfejlesztése lesz. A program eredményei mind a katonai, mind a civil szférában alkalmazhatók.
A DARPA figyelembe veszi, hogy egy univerzális kvantumszámítógép megalkotása rendkívül nehéz feladat, ezért egyelőre szerényebb célokat tűznek ki maguk elé. Különösen megengedett kvantumrendszer szimulátorainak létrehozása „rendes” számítógépen, vagy hibrid architektúra kifejlesztése korlátozott számú qubittel.
Orosz perspektíva
Más országokban, pl. Oroszországban a kvantumszámítástechnika fejlődése még mindig elmarad. A kis számú qubites szimulátorok és prototípusok rendelkezésre állnak és használatban vannak, de a kereskedelmi értékesítés és a tömeges elfogadás még messze van. A szükséges intézkedéseket azonban megtesszük, és a kívánt eredmények a közeljövőben megjelennek.
Így 2018-ban az Orosz Alapítvány a Haladó Tanulmányért elindította a Quantum Computing optikai rendszerei projektet. Ennek a munkának a részeként a 2018-2021. semleges atomokra és integrált optikai áramkörökre épülő, 50 qubites számítógépes demonstrátorok létrehozását tervezték. A projekt vezető végrehajtójának a Moszkvai Állami Egyetemet nevezték ki, és számos más szervezet is részt vesz a munkában.
A munka még nem fejeződött be, de már tervezik új technológiák bevezetését. A kvantumszámítástechnika az egyik ígéretes terület a digitális gazdaság állami programjában. Az alapvetően új, megnövelt teljesítményű számítógépek az ipar és a gazdaság különböző területein lesznek alkalmazhatók. A jövőben javasolt megnövelt stabilitású kvantumtitkosítási eszközök létrehozása.
A jelenlegi projekt számos kormányzati és kereskedelmi szervezet érdeklődésére tart számot. Tehát a Rosatom állami vállalat és néhány nagy állami és kereskedelmi szervezet érdeklődik kvantumszámítógépek beszerzésében. A védelmi iparban való bevezetésük lehetőségéről szó van, de konkrét vállalkozásokat még nem neveztek meg. Úgy tűnik, az ilyen problémák a jövőben, a kész prototípusok megjelenése után megoldódnak.
Alkalmazott feladatok
A kvantumszámítógépek fő előnye a hagyományos rendszerekkel szemben a megnövekedett sebességük. Ennek köszönhetően a kvantumgéppel gyorsabban lehet számításokat végezni, vagy olyan konkrét feladatokat lehet elvégezni, amelyeknél nem praktikus más eszközök alkalmazása.
A Lockheed Martin több éve foglalkozik a kvantumszámítás témájával. Az ilyen munkák előrehaladásáról, valós feladataikról és az elért sikerekről részletes információkat nem hoznak nyilvánosságra. Ezzel párhuzamosan az irány céljairól, kilátásairól általános adatok jelentek meg, amelyek alapján különféle következtetéseket vonhatunk le.
A cég hivatalos forrásai megemlítik a D-Wave Systems számítógépeinek használatát a szoftverek ellenőrzésére. Szoftver írásakor előfordulhatnak bizonyos hibák, amelyek felkutatása és javítása sok időt és erőforrást igényel a fejlesztőtől. A nagy sebességű kvantumszámítógép minimális idő alatt képes tesztelni egy programot, és azonosítani az összes létező problémát. Egyes esetekben a kvantumszámítás képes megbirkózni olyan feladatokkal, amelyek más architektúrájú rendszerek esetében gyakorlatilag megoldhatatlanok.
A kód áttekintése különböző területeken használható. Példa erre a szoftver fejlesztése repülés technológia. Egy kvantumszámítógép felgyorsítja a programok tesztelésének és fejlesztésének folyamatát, és egy kész és biztonságos repülőgép kerül ki tesztelésre. A nagy sebességű számítógépek űripari számításokra is alkalmasak. A D-Wave Two néhány ezredmásodperc alatt képes kiszámítani számos hajó röppályáját, és kiválasztani az optimálisat.
Teljesítménybeli problémák
A Lockheed Martin csak korlátozott képességű kvantumrendszerekkel rendelkezik – a D-Wave számítógépei csak a problémák egy szűk körét oldják meg. A jövőben széles körű alkalmazási területű univerzális rendszerek megjelenése várható, és ez lehetővé teszi a lehetséges sebesség még teljesebb kihasználását.
A védelmi ipar különböző területein nagy adathalmazok gyors feldolgozására vagy összetett számításokra van szükség. A kvantumszámítógépek bevezetése leegyszerűsíti a szoftverfejlesztést, felgyorsítja a különféle struktúrák tervezését, és csökkenti a szükséges teljes körű tesztek számát is. A nagy teljesítmény hasznos lehet mesterséges intelligenciával rendelkező rendszerek különféle célú létrehozásakor - ez a terület a katonai és védelmi vállalkozásokat is érdekli.
Általában véve a kvantumszámítás, valamint az általános célú vagy speciális számítógépek nagy érdeklődésre tartanak számot, és különféle területeken használhatók. Az ilyen rendszerek bevezetése a várakozásoknak megfelelően a védelmi szektorban kezdődött, és nagy valószínűséggel vezető szerepet tölt be az újabb technológiák és minták fejlesztésében. Várhatóan az ipart és a hadsereget is komolyan érintik az alapvetően új számítástechnikai eszközök, de hogy milyen gyorsan jelennek meg ezek az eredmények és milyen változásokhoz vezetnek, az még nem világos.
- Rjabov Kirill
- D-Wave Systems / dwavesys.com
Információk