Vedecké organizácie z rôznych krajín pracujú na vytvorení tzv. kvantové počítače. Zariadenia so špeciálnou architektúrou by mali vykazovať zvýšený výkon a zjednodušiť riešenie mnohých úloh. Je úplne prirodzené, že o tieto technológie už má záujem vojenský a obranný priemysel.
Proces implementácie
Ako prvé sa na trhu objavili kvantové počítače kanadskej spoločnosti D-Wave Systems. Od roku 2007 predstavila radu procesorov založených na inom počte qubits s rôznymi schopnosťami. V tomto prípade nehovoríme o plnohodnotnom univerzálnom počítači, ale o špecializovanom systéme na riešenie konkrétnych problémov. V tomto prípade sa však ukázala nadradenosť nad systémami „klasickej“architektúry.
V roku 2011 bol predstavený 128-qubitový počítač D-Wave One, ktorý je schopný vykonávať iba diskrétnu optimalizáciu. Onedlho bola so spoločnosťou Lockheed Martin kontrakt v hodnote viac ako 10 miliónov dolárov na dodávku jedného stroja a jeho následnú údržbu. Klientská organizácia vo svojej komunikácii naznačila, že počítač bude slúžiť na riešenie najzložitejších problémov a problémov v oblasti softvéru.
V roku 2013 si spoločnosť Lockheed-Martin objednala novší počítač D-Wave Two s 512-qubitovým procesorom. Ďalší počítač, typ dva, bol predaný skupine organizácií vedených NASA na spoločný projekt. Tretia zmluva so spoločnosťou Lockheed Martin bola podpísaná v roku 2015 a zabezpečovala dodávku produktu D-Wave 2X, ktorý má 1 152 qubitov. Medzi ďalších zákazníkov patrí NASA a Národné laboratórium Los Alamos. Začiatkom roku 2017 sa začal predaj počítača D -Wave 2000Q (2048 qubitov) - opäť sa začali zaujímať o NASA a súvisiace organizácie. Systém Advantage (5640 qubitov) vstupuje na trh v tomto roku.
V júni sa ukázalo, že kvantové počítačové centrum USC-Lockheed Martin založené na technickej škole USC Viterbi dostane v blízkej budúcnosti počítač Advantage. Očakáva sa, že prijatie výkonnejšieho stroja rozšíri možnosti centra vykonávať výskum a vytvárať praktické systémy. Nový počítač bude navyše zaradený do kvantového cloudového komplexu Leap.
Napriek kritike a obmedzeným schopnostiam boli kvantové počítače od spoločnosti D-Wave Systems predmetom niekoľkých zmlúv a v rôznych organizáciách sa používajú takmer 10 rokov. Hlavným zákazníkom takéhoto zariadenia bola Lockheed Martin, jedna z najväčších organizácií v obrannom priemysle, pôsobiaca vo všetkých hlavných oblastiach. Tiež vedecké a výskumné organizácie, vrátane zamestnaní v aplikovanej oblasti.
Budúcnosť od DARPA
V marci tohto roku spustila agentúra DARPA svoj projekt kvantových počítačov. V rámci programu ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) sa plánuje vypracovanie všeobecných problémov pri vytváraní nových počítačov a potom vytvorenie hotových ukážok. Do práce je zapojených sedem „tímov“, na ktorých sa zúčastňujú vedecké a projekčné organizácie.
Prvá etapa ONISQ bude trvať rok a pol a v rámci nej je potrebné vyvinúť techniky a algoritmy na riešenie problémov kombinatorickej optimalizácie. Potom začne druhá etapa, ktorej účelom bude zlepšenie vytvorených produktov a programov. Výsledky programu môžu nájsť uplatnenie vo vojenskej aj civilnej sfére.
DARPA berie do úvahy, že vytvorenie univerzálneho kvantového počítača je mimoriadne náročná úloha, a preto si zatiaľ stanovujú skromnejšie ciele. Je predovšetkým dovolené vytvárať simulátory kvantového systému založeného na „bežnom“počítači alebo vyvíjať hybridnú architektúru s obmedzeným počtom qubits.
Ruská perspektíva
V iných krajinách, vrátane v Rusku rozvoj kvantových počítačov stále zaostáva. Simulátory a prototypy s malým počtom qubits sú k dispozícii a používajú sa, ale komerčný predaj a hromadné prijatie sú ešte veľmi ďaleko. Prijímajú sa však potrebné opatrenia a požadované výsledky sa dostavia v blízkej budúcnosti.
Napríklad v roku 2018 zahájila Ruská nadácia pre pokročilé štúdie projekt „Optické systémy kvantovej výpočtovej techniky“. V rámci tejto práce v rokoch 2018-2021. bolo naplánované vytvorenie demonštrátorov počítačov s 50 qubitmi na základe neutrálnych atómov a integrovaných optických obvodov. Hlavným realizátorom projektu je Moskovská štátna univerzita a na práci sa podieľa aj množstvo ďalších organizácií.
Práce ešte neboli dokončené, ale už existujú plány na zavedenie nových technológií. Kvantové počítače sú jednou zo sľubných oblastí štátneho programu Digitálna ekonomika. Zásadne nové počítače so zvýšeným výkonom sa budú používať v rôznych oblastiach priemyslu a ekonomiky. V budúcnosti sa navrhuje vytvoriť prostriedky kvantového šifrovania so zvýšenou stabilitou.
O súčasný projekt majú záujem rôzne vládne a obchodné organizácie. Štátna spoločnosť „Rosatom“a niektoré veľké štátne a obchodné organizácie majú záujem o získanie kvantových počítačov. Diskutuje sa o možnosti ich zavedenia do obranného priemyslu - konkrétne podniky však zatiaľ neboli pomenované. Zdá sa, že tieto problémy budú v budúcnosti vyriešené, keď sa objavia hotové prototypy.
Aplikované úlohy
Hlavnou výhodou kvantových počítačov oproti tradičným systémom je ich zvýšený výkon. Vďaka tomu môže byť kvantový stroj použitý na rýchlejšie výpočty alebo na vykonávanie konkrétnych prác, pri ktorých je použitie iných prostriedkov nepraktické.
Lockheed Martin sa zaoberá kvantovým počítačom už niekoľko rokov. Podrobné informácie o postupe týchto prác, ich skutočných úlohách a dosiahnutých úspechoch neboli zverejnené. Súčasne boli publikované všeobecné údaje o cieľoch a perspektívach smeru, čo umožňuje vyvodiť rôzne závery.
Oficiálne zdroje spoločnosti uvádzajú používanie počítačov od spoločnosti D-Wave Systems ako nástroja na overovanie softvéru. Pri písaní softvéru sú možné určité chyby, ktorých vyhľadávanie a opravy zaberajú vývojárovi veľa času a zdrojov. Vysokorýchlostný kvantový počítač dokáže otestovať program v minimálnom čase a identifikovať všetky existujúce problémy. V niektorých prípadoch je kvantový počítač schopný zvládnuť úlohy, ktoré sú pre systémy s inými architektúrami prakticky nerozpustné.
Kontrola kódu môže byť použitá v rôznych oblastiach. Ako príklad je uvedený vývoj softvéru pre leteckú technológiu. Kvantový počítač urýchli proces testovania a vylepšovania programov a na testovanie bude uvoľnené pripravené a bezpečné lietadlo. Vysokorýchlostné počítače sú vhodné aj na výpočty v kozmickom priemysle. V priebehu niekoľkých milisekúnd dokáže D-Wave Two vypočítať mnoho trajektórií lode a vybrať optimálnu.
Problémy s výkonom
Spoločnosť Lockheed Martin má iba kvantové systémy s obmedzenými možnosťami - počítače od D -Wave riešia len úzky okruh problémov. V budúcnosti sa očakáva vznik univerzálnych systémov so širokými oblasťami použitia, čo umožní lepšie využitie možnej rýchlosti.
V rôznych oblastiach obranného priemyslu je potrebné rýchle spracovanie veľkého množstva údajov alebo vykonávanie komplexných výpočtov. Zavedenie kvantových počítačov zjednoduší vývoj softvéru, urýchli návrh rôznych štruktúr a zníži počet požadovaných testov v teréne. Vysoký výkon môže byť užitočný pri vytváraní systémov s umelou inteligenciou na rôzne účely - táto oblasť je zaujímavá aj pre vojenské a obranné podniky.
O kvantové počítače, rovnako ako o všeobecné alebo špecializované počítače, je vo všeobecnosti veľký záujem a môžu nájsť aplikácie v rôznych oblastiach. Zavádzanie takýchto systémov, ako sa očakávalo, začalo v obrannom sektore a s najväčšou pravdepodobnosťou bude lídrom vo vývoji novších technológií a dizajnu. Očakáva sa, že zásadne nové počítačové prostriedky vážne ovplyvnia priemysel a armádu, ale ako rýchlo sa takéto výsledky dostavia a aké zmeny k tomu povedú, nie je zatiaľ jasné.
