Organizzazioni scientifiche di diversi paesi stanno lavorando alla creazione del cosiddetto. computer quantistici. I dispositivi di un'architettura speciale dovrebbero mostrare prestazioni migliorate e semplificare la soluzione di una serie di compiti. È del tutto naturale che le industrie militari e della difesa siano già interessate a tali tecnologie.
Processo di implementazione
I primi ad apparire sul mercato furono i computer quantistici della società canadese D-Wave Systems. Dal 2007, ha introdotto una gamma di processori basati su un diverso numero di qubit con capacità diverse. In questo caso, non stiamo parlando di un computer universale a tutti gli effetti, ma di un sistema specializzato per risolvere problemi specifici. Tuttavia, in questo caso, è stata dimostrata la superiorità sui sistemi dell'architettura "classica".
Nel 2011 è stato introdotto un computer D-Wave One a 128 qubit, in grado di eseguire solo l'ottimizzazione discreta. Presto ci fu un contratto del valore di oltre $ 10 milioni con Lockheed Martin per la fornitura di una macchina e la sua successiva manutenzione. Nelle sue comunicazioni, l'organizzazione cliente ha indicato che il computer sarà utilizzato per risolvere i problemi e i problemi più complessi nel campo del software.
Nel 2013, Lockheed-Martin ha ordinato un nuovo computer D-Wave Two con un processore da 512 qubit. Il computer successivo, di tipo Due, è stato venduto a un gruppo di organizzazioni guidate dalla NASA per un progetto congiunto. Il terzo contratto con Lockheed Martin è stato firmato nel 2015 e prevedeva la consegna del prodotto D-Wave 2X, che ha 1.152 qubit. Altri clienti includono la NASA e il Los Alamos National Laboratory. All'inizio del 2017, sono iniziate le vendite del computer D-Wave 2000Q (2048 qubit): si sono nuovamente interessati alla NASA e alle organizzazioni correlate. Il sistema Advantage (5640 qubit) sta entrando nel mercato quest'anno.
A giugno, si è saputo che il centro di calcolo quantistico USC-Lockheed Martin basato sulla scuola tecnica USC Viterbi riceverà un computer Advantage nel prossimo futuro. Si prevede che la ricezione di una macchina più potente amplierà le capacità del centro di condurre ricerche e creare sistemi pratici. Inoltre, il nuovo computer sarà incluso nel complesso cloud quantistico Leap.
Nonostante le critiche e le capacità limitate, i computer quantistici di D-Wave Systems sono stati oggetto di numerosi contratti e sono stati utilizzati in varie organizzazioni per quasi 10 anni. Il principale cliente di tali apparecchiature era Lockheed Martin, una delle più grandi organizzazioni nel settore della difesa, operante in tutte le principali aree. Inoltre, organizzazioni scientifiche e di ricerca, incl. impiegato nel campo applicato.
Il futuro da DARPA
Nel marzo di quest'anno, l'agenzia DARPA ha lanciato il suo progetto di computer quantistico. Nell'ambito del programma ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum), è previsto l'elaborazione di problemi generali relativi alla creazione di nuovi computer e quindi la creazione di campioni già pronti. Nel lavoro sono coinvolte sette "squadre", a cui partecipano organizzazioni scientifiche e di design.
La prima fase di ONISQ durerà un anno e mezzo, all'interno della quale è richiesto lo sviluppo di tecniche e algoritmi per la risoluzione di problemi di ottimizzazione combinatoria. Quindi inizierà la seconda fase, il cui scopo sarà quello di migliorare i prodotti e i programmi creati. I risultati del programma possono trovare applicazione sia in ambito militare che civile.
La DARPA tiene conto del fatto che la creazione di un computer quantistico universale è un compito estremamente difficile e quindi, per ora, si fissano obiettivi più modesti. In particolare, è consentito creare simulatori di un sistema quantistico basato su un computer "normale" o sviluppare un'architettura ibrida con un numero limitato di qubit.
prospettiva russa
In altri paesi, incl. in Russia, lo sviluppo dell'informatica quantistica è ancora in ritardo. Simulatori e prototipi con un numero limitato di qubit sono disponibili e sono in uso, ma le vendite commerciali e l'adozione di massa sono ancora molto lontane. Tuttavia, vengono prese le misure necessarie e i risultati desiderati appariranno nel prossimo futuro.
Ad esempio, nel 2018, la Russian Foundation for Advanced Study ha lanciato il progetto "Optical Systems of Quantum Computing". Come parte di questo lavoro nel 2018-2021. si prevedeva di creare dimostratori di computer con 50 qubit basati su atomi neutri e circuiti ottici integrati. L'esecutore principale del progetto è l'Università statale di Mosca e nel lavoro sono coinvolte anche numerose altre organizzazioni.
I lavori non sono ancora terminati, ma è già prevista l'introduzione di nuove tecnologie. L'informatica quantistica è una delle aree promettenti del programma statale dell'economia digitale. I computer fondamentalmente nuovi con prestazioni migliorate verranno utilizzati in vari settori dell'industria e dell'economia. In futuro, si propone di creare mezzi di crittografia quantistica con maggiore stabilità.
L'attuale progetto è di interesse per varie organizzazioni governative e commerciali. Pertanto, la società statale "Rosatom" e alcune grandi organizzazioni statali e commerciali sono interessate a ottenere computer quantistici. Si sta discutendo la possibilità della loro introduzione nell'industria della difesa, ma non sono ancora state nominate imprese specifiche. Apparentemente, tali problemi verranno risolti in futuro, dopo la comparsa di prototipi già pronti.
Compiti applicati
Il principale vantaggio dei computer quantistici rispetto ai sistemi tradizionali è il loro aumento delle prestazioni. Grazie a ciò, una macchina quantistica può essere utilizzata per calcoli più veloci o per eseguire lavori specifici in cui l'uso di altri mezzi è impraticabile.
Lockheed Martin si occupa di informatica quantistica da diversi anni. Non sono state divulgate informazioni dettagliate sullo stato di avanzamento di tali lavori, sui loro compiti reali e sui successi ottenuti. Contestualmente sono stati pubblicati i dati generali sugli obiettivi e le prospettive della direzione, che consentono di trarre diverse conclusioni.
Le risorse ufficiali dell'azienda menzionano l'uso di computer di D-Wave Systems come strumento di verifica del software. Quando si scrive software, sono possibili determinati errori, la cui ricerca e correzione richiede molto tempo e risorse dello sviluppatore. Un computer quantistico ad alta velocità può testare un programma in un tempo minimo e identificare eventuali problemi esistenti. In alcuni casi, l'informatica quantistica è in grado di far fronte a compiti praticamente insolubili per i sistemi con altre architetture.
La revisione del codice può essere utilizzata in vari campi. Lo sviluppo di software per la tecnologia aeronautica è dato come esempio. Il computer quantistico accelererà il processo di test e miglioramento dei programmi e verrà rilasciato un aereo pronto e sicuro per i test. I computer ad alta velocità sono adatti anche per i calcoli nell'industria spaziale. In pochi millisecondi, D-Wave Two è in grado di calcolare molte traiettorie della nave e selezionare quella ottimale.
Problemi di prestazione
Lockheed Martin ha solo sistemi quantistici con capacità limitate: i computer di D-Wave risolvono solo una ristretta gamma di problemi. In futuro, è prevista l'emergere di sistemi universali con ampi campi di applicazione e ciò consentirà di utilizzare più pienamente la velocità possibile.
L'elaborazione rapida di grandi quantità di dati o l'esecuzione di calcoli complessi è richiesta in varie aree dell'industria della difesa. L'introduzione dei computer quantistici semplificherà lo sviluppo del software, accelererà la progettazione di varie strutture e ridurrà il numero di test sul campo necessari. Le alte prestazioni possono essere utili quando si creano sistemi con intelligenza artificiale per vari scopi: quest'area è di interesse anche per le imprese militari e di difesa.
In generale, l'informatica quantistica, così come i computer generici o specializzati, sono di grande interesse e possono trovare applicazioni in vari campi. L'introduzione di tali sistemi, come previsto, è iniziata con il settore della difesa e, molto probabilmente, sarà il leader nello sviluppo di nuove tecnologie e design. Si prevede che i mezzi di calcolo fondamentalmente nuovi influenzeranno seriamente l'industria e l'esercito, ma non è ancora chiaro quanto velocemente appariranno tali risultati e quali cambiamenti porteranno ad esso.
