Điện toán lượng tử cho ngành công nghiệp quốc phòng
Các tổ chức khoa học từ các quốc gia khác nhau đang làm việc để tạo ra cái gọi là. máy tính lượng tử. Các thiết bị có kiến trúc đặc biệt sẽ tăng hiệu suất và đơn giản hóa giải pháp của một số tác vụ. Hoàn toàn tự nhiên là các ngành công nghiệp quân sự và quốc phòng đã trở nên quan tâm đến những công nghệ như vậy.
Quá trình thực hiện
Máy tính lượng tử của công ty Canada D-Wave Systems là những máy tính đầu tiên xuất hiện trên thị trường. Kể từ năm 2007, nó đã giới thiệu một loạt các bộ xử lý dựa trên một số lượng qubit khác nhau với các khả năng khác nhau. Trong trường hợp này, chúng ta không nói về một máy tính phổ thông chính thức, mà là về một hệ thống chuyên biệt để giải quyết các vấn đề cụ thể. Tuy nhiên, trong trường hợp này, sự vượt trội so với các hệ thống của kiến trúc "cổ điển" đã được thể hiện.
Năm 2011, máy tính D-Wave One được giới thiệu dựa trên 128 qubit, chỉ có khả năng thực hiện tối ưu hóa rời rạc. Ngay sau đó, Lockheed Martin đã có một hợp đồng trị giá hơn 10 triệu đô la với việc cung cấp một chiếc máy và bảo trì nó sau đó. Trong thông tin liên lạc của mình, cơ quan ký hợp đồng chỉ ra rằng máy tính sẽ được sử dụng để giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề phức tạp nhất trong ngành công nghiệp phần mềm.
Vào năm 2013, Lockheed Martin đã đặt hàng một máy tính D-Wave Two mới hơn với bộ xử lý 512 qubit. Chiếc máy tính Type Two tiếp theo đã được bán cho một nhóm các tổ chức do NASA đứng đầu để thực hiện một dự án chung. Hợp đồng thứ ba với Lockheed Martin được ký kết vào năm 2015 và cung cấp dịch vụ cung cấp sản phẩm D-Wave 2X với 1152 qubit. NASA và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos đã trở thành những khách hàng khác của ông. Vào đầu năm 2017, doanh số bán máy tính D-Wave 2000Q (2048 qubit) bắt đầu - họ lại quan tâm đến NASA và các tổ chức liên quan. Năm nay, hệ thống Advantage (5640 qubit) tham gia vào thị trường.
Vào tháng XNUMX, được biết rằng Trung tâm Máy tính Lượng tử USC-Lockheed Martin tại Trường Kỹ thuật USC Viterbi sẽ nhận được một máy tính Advantage trong tương lai gần. Người ta kỳ vọng rằng việc có được một cỗ máy mạnh hơn sẽ mở rộng khả năng của trung tâm trong việc nghiên cứu và tạo ra các hệ thống có thể áp dụng được vào thực tế. Ngoài ra, máy tính mới sẽ được đưa vào tổ hợp đám mây lượng tử Leap.
Bất chấp những lời chỉ trích và khả năng hạn chế, các máy tính lượng tử từ Hệ thống D-Wave vẫn là đối tượng của một số hợp đồng và đã được sử dụng trong các tổ chức khác nhau trong gần 10 năm. Khách hàng chính của thiết bị này là Lockheed Martin, một trong những tổ chức lớn nhất trong ngành công nghiệp quốc phòng, hoạt động trong tất cả các lĩnh vực chính. Ngoài ra, các tổ chức khoa học và nghiên cứu, bao gồm. làm việc trong lĩnh vực ứng dụng.
Tương lai từ DARPA
Vào tháng XNUMX năm nay, cơ quan DARPA đã khởi động dự án máy tính lượng tử của mình. Là một phần của chương trình ONISQ (Tối ưu hóa với lượng tử quy mô trung gian ồn ào), chương trình này được lên kế hoạch giải quyết các vấn đề chung về việc tạo máy tính mới và sau đó tạo các mẫu làm sẵn. Bảy "đội" được tham gia vào công việc, trong đó các tổ chức khoa học và thiết kế tham gia.
Giai đoạn đầu tiên của ONISQ sẽ kéo dài một năm rưỡi, trong khuôn khổ của nó, yêu cầu phát triển các kỹ thuật và thuật toán để giải các bài toán tối ưu hóa tổ hợp. Sau đó, giai đoạn thứ hai sẽ bắt đầu, mục đích của nó sẽ là cải thiện các sản phẩm và chương trình được tạo ra. Kết quả của chương trình có thể được áp dụng cả trong quân sự và dân sự.
DARPA nhận ra rằng việc tạo ra một máy tính lượng tử phổ quát là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, và do đó đặt ra những mục tiêu khiêm tốn hơn trong thời điểm hiện tại. Đặc biệt, nó được phép tạo ra các bộ mô phỏng hệ thống lượng tử dựa trên một máy tính "thông thường" hoặc phát triển một kiến trúc lai với một số lượng qubit hạn chế.
Quan điểm của Nga
Ở các quốc gia khác, bao gồm ở Nga, sự phát triển của điện toán lượng tử vẫn còn bị tụt hậu. Các trình mô phỏng và nguyên mẫu với một số lượng nhỏ qubit đã có sẵn và được sử dụng, nhưng doanh số thương mại và việc áp dụng hàng loạt vẫn còn rất xa. Tuy nhiên, các biện pháp cần thiết đang được thực hiện, và kết quả mong muốn sẽ xuất hiện trong tương lai gần.
Vì vậy, vào năm 2018, Quỹ Nghiên cứu Tiên tiến của Nga đã khởi động dự án Hệ thống Quang học của Máy tính Lượng tử. Là một phần của công việc này trong năm 2018-2021. nó đã được lên kế hoạch để tạo ra các trình diễn máy tính với 50 qubit dựa trên các nguyên tử trung tính và các mạch quang học tích hợp. Đại học Tổng hợp Moscow được chỉ định là đơn vị thực hiện chính của dự án, và một số tổ chức khác cũng tham gia vào công việc này.
Công việc vẫn chưa được hoàn thành, nhưng đã có kế hoạch giới thiệu các công nghệ mới. Điện toán lượng tử là một trong những lĩnh vực đầy hứa hẹn trong chương trình nhà nước Kinh tế kỹ thuật số. Về cơ bản các máy tính mới với hiệu suất được cải thiện sẽ có thể ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và kinh tế khác nhau. Trong tương lai, người ta đề xuất tạo ra các phương tiện mã hóa lượng tử với độ ổn định cao hơn.
Dự án hiện tại đang được các tổ chức chính phủ và thương mại khác nhau quan tâm. Vì vậy, tập đoàn nhà nước Rosatom và một số tổ chức thương mại và nhà nước lớn quan tâm đến việc có được máy tính lượng tử. Khả năng giới thiệu của họ trong ngành công nghiệp quốc phòng đang được thảo luận - nhưng các doanh nghiệp cụ thể vẫn chưa được nêu tên. Rõ ràng, những vấn đề như vậy sẽ được giải quyết trong tương lai, sau khi xuất hiện các nguyên mẫu chế tạo sẵn.
Các nhiệm vụ được áp dụng
Ưu điểm chính của máy tính lượng tử so với các hệ thống truyền thống là tốc độ tăng lên của chúng. Do đó, máy lượng tử có thể được sử dụng để tính toán nhanh hơn hoặc thực hiện các công việc cụ thể mà không thích hợp để sử dụng các phương tiện khác.
Lockheed Martin đã làm việc về chủ đề điện toán lượng tử trong vài năm. Thông tin chi tiết về tiến độ của công việc đó, nhiệm vụ thực sự của họ và những thành công đạt được không được tiết lộ. Đồng thời, dữ liệu chung về mục tiêu và triển vọng của phương hướng đã được công bố, cho phép chúng tôi đưa ra nhiều kết luận khác nhau.
Các nguồn chính thức của công ty đề cập đến việc sử dụng máy tính của D-Wave Systems như một phương tiện kiểm tra phần mềm. Khi viết phần mềm, một số lỗi nhất định có thể xảy ra, việc tìm kiếm và sửa chữa chúng mất rất nhiều thời gian và nguồn lực của nhà phát triển. Một máy tính lượng tử tốc độ cao có thể kiểm tra một chương trình trong một khoảng thời gian tối thiểu và xác định tất cả các vấn đề tồn tại. Trong một số trường hợp, tính toán lượng tử có thể đối phó với các nhiệm vụ mà thực tế là không thể giải quyết được đối với các hệ thống có kiến trúc khác.
Đánh giá mã có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Một ví dụ là sự phát triển của phần mềm cho hàng không Công nghệ. Một máy tính lượng tử sẽ đẩy nhanh quá trình thử nghiệm và cải tiến các chương trình, và một chiếc máy bay an toàn và sẵn sàng sẽ xuất hiện để thử nghiệm. Máy tính tốc độ cao cũng thích hợp cho các tính toán trong ngành công nghiệp vũ trụ. Trong vòng vài mili giây, D-Wave Two có thể tính toán nhiều quỹ đạo của con tàu và chọn quỹ đạo tối ưu.
Vấn đề hiệu năng
Lockheed Martin chỉ có các hệ thống lượng tử với khả năng hạn chế - các máy tính từ D-Wave chỉ giải quyết được một số vấn đề hẹp. Trong tương lai, dự kiến sẽ có sự xuất hiện của các hệ thống phổ quát với các lĩnh vực ứng dụng rộng rãi, và điều này sẽ giúp chúng ta có thể sử dụng đầy đủ hơn tốc độ có thể.
Xử lý nhanh các tập dữ liệu lớn hoặc các phép tính phức tạp được yêu cầu trong các lĩnh vực khác nhau của ngành công nghiệp quốc phòng. Sự ra đời của máy tính lượng tử sẽ đơn giản hóa việc phát triển phần mềm, tăng tốc độ thiết kế các cấu trúc khác nhau và cũng sẽ giảm số lượng các bài kiểm tra quy mô đầy đủ cần thiết. Hiệu suất cao có thể hữu ích khi tạo ra các hệ thống với trí tuệ nhân tạo cho các mục đích khác nhau - lĩnh vực này cũng được các doanh nghiệp quân sự và quốc phòng quan tâm.
Nói chung, tính toán lượng tử, cũng như các máy tính đa dụng hoặc chuyên dụng, rất được quan tâm và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Theo dự kiến, sự ra đời của các hệ thống như vậy bắt đầu với lĩnh vực quốc phòng và rất có thể, nó sẽ dẫn đầu trong việc phát triển các công nghệ và mô hình mới hơn. Người ta cho rằng các phương tiện tính toán mới về cơ bản sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành công nghiệp và quân đội, nhưng kết quả như vậy sẽ xuất hiện nhanh chóng như thế nào và chúng sẽ dẫn đến những thay đổi gì thì vẫn chưa rõ ràng.
- Ryabov Kirill
- Hệ thống D-Wave / dwavesys.com
tin tức