Organizações científicas de diferentes países estão trabalhando na criação do chamado. computadores quânticos. Dispositivos de uma arquitetura especial devem apresentar desempenho aprimorado e simplificar a solução de uma série de tarefas. É bastante natural que as indústrias militar e de defesa já estejam interessadas em tais tecnologias.
Processo de implementação
Os primeiros a aparecer no mercado foram os computadores quânticos da empresa canadense D-Wave Systems. Desde 2007, ela introduziu uma variedade de processadores com base em um número diferente de qubits com recursos diferentes. Neste caso, não estamos falando de um computador universal completo, mas de um sistema especializado para resolver problemas específicos. Porém, neste caso, a superioridade sobre os sistemas da arquitetura "clássica" foi demonstrada.
Em 2011, foi lançado um computador D-Wave One de 128 qubit, capaz de realizar apenas uma otimização discreta. Logo houve um contrato de mais de $ 10 milhões com a Lockheed Martin para o fornecimento de uma máquina e sua manutenção subsequente. Nas suas comunicações, a organização cliente indicou que o computador será utilizado para resolver os problemas e problemas mais complexos no domínio do software.
Em 2013, a Lockheed-Martin encomendou um novo computador D-Wave Two com processador de 512 qubit. O próximo computador, tipo dois, foi vendido a um grupo de organizações lideradas pela NASA para um projeto conjunto. O terceiro contrato com a Lockheed Martin foi assinado em 2015 e previa a entrega do produto D-Wave 2X, que tem 1.152 qubits. Outros clientes incluem a NASA e o Laboratório Nacional de Los Alamos. No início de 2017, as vendas do computador D-Wave 2000Q (2048 qubits) começaram - eles voltaram a se interessar pela NASA e organizações relacionadas. O sistema Advantage (5640 qubits) está entrando no mercado este ano.
Em junho, soube-se que o centro de computação quântica USC-Lockheed Martin baseado na escola técnica USC Viterbi receberá um computador Advantage em um futuro próximo. Espera-se que o recebimento de uma máquina mais potente expanda as capacidades do centro para realizar pesquisas e criar sistemas práticos. Além disso, o novo computador será incluído no complexo de nuvem quântica Leap.
Apesar das críticas e das capacidades limitadas, os computadores quânticos da D-Wave Systems foram objeto de vários contratos e usados em várias organizações por quase 10 anos. O principal cliente desses equipamentos era a Lockheed Martin, uma das maiores organizações da indústria de defesa, operando em todas as principais áreas. Além disso, organizações científicas e de pesquisa, incl. empregados no campo aplicado.
O futuro da DARPA
Em março deste ano, a agência DARPA lançou seu projeto de computador quântico. Dentro da estrutura do programa ONISQ (Otimização com Noisy Intermediate-Scale Quantum), está planejado resolver questões gerais de criação de novos computadores e, em seguida, criar amostras prontas. Sete "equipes" estão envolvidas no trabalho, no qual participam organizações científicas e de design.
A primeira fase do ONISQ terá a duração de um ano e meio e, no seu âmbito, é necessário desenvolver técnicas e algoritmos para a resolução de problemas de otimização combinatória. Em seguida, terá início a segunda etapa, cujo objetivo será aprimorar os produtos e programas criados. Os resultados do programa podem ser aplicados nas esferas militar e civil.
A DARPA leva em consideração que criar um computador quântico universal é uma tarefa extremamente difícil e, portanto, por enquanto, eles definem objetivos mais modestos. Em particular, é permitido criar simuladores de um sistema quântico baseado em um computador "normal" ou desenvolver uma arquitetura híbrida com um número limitado de qubits.
Perspectiva russa
Em outros países, incl. na Rússia, o desenvolvimento da computação quântica ainda está atrasado. Simuladores e protótipos com um pequeno número de qubits estão disponíveis e em uso, mas as vendas comerciais e a adoção em massa ainda estão muito distantes. No entanto, as medidas necessárias estão sendo tomadas e os resultados desejados aparecerão em breve.
Por exemplo, em 2018, a Fundação Russa para Estudos Avançados lançou o projeto "Sistemas Ópticos de Computação Quântica". Como parte deste trabalho em 2018-2021. foi planejado para criar demonstradores de computadores com 50 qubits baseados em átomos neutros e circuitos ópticos integrados. O principal executor do projeto é a Universidade Estadual de Moscou, e várias outras organizações também estão envolvidas no trabalho.
A obra ainda não foi concluída, mas já há planos de introdução de novas tecnologias. A computação quântica é uma das áreas promissoras do programa estadual de Economia Digital. Computadores fundamentalmente novos com desempenho aprimorado serão usados em várias áreas da indústria e da economia. No futuro, propõe-se a criação de meios de criptografia quântica com maior estabilidade.
O projeto atual é de interesse de várias organizações governamentais e comerciais. Assim, a corporação estatal "Rosatom" e algumas grandes organizações estatais e comerciais estão interessadas em obter computadores quânticos. A possibilidade de sua introdução na indústria de defesa está sendo discutida - mas empresas específicas ainda não foram nomeadas. Aparentemente, tais questões serão resolvidas no futuro, após o surgimento de protótipos prontos.
Tarefas aplicadas
A principal vantagem dos computadores quânticos em relação aos sistemas tradicionais é o aumento do desempenho. Graças a isso, uma máquina quântica pode ser usada para cálculos mais rápidos ou para realizar trabalhos específicos nos quais o uso de outros meios é impraticável.
A Lockheed Martin está envolvida com computação quântica há vários anos. Não foram divulgadas informações detalhadas sobre o andamento dessas obras, suas reais tarefas e os sucessos alcançados. Ao mesmo tempo, foram publicados dados gerais sobre os objetivos e perspectivas da direção, o que permite tirar diferentes conclusões.
Os recursos oficiais da empresa mencionam o uso de computadores da D-Wave Systems como ferramenta de verificação de software. Ao escrever software, alguns erros são possíveis, a pesquisa e a correção dos quais consomem muito tempo e recursos do desenvolvedor. Um computador quântico de alta velocidade pode testar um programa em um período mínimo de tempo e identificar quaisquer problemas existentes. Em alguns casos, a computação quântica é capaz de lidar com tarefas que são praticamente insolúveis para sistemas com outras arquiteturas.
A revisão de código pode ser usada em vários campos. O desenvolvimento de software para tecnologia de aviação é dado como exemplo. O computador quântico vai acelerar o processo de teste e melhoria de programas, e um plano pronto e seguro será lançado para teste. Os computadores de alta velocidade também são adequados para cálculos na indústria espacial. Em poucos milissegundos, o D-Wave Two é capaz de calcular muitas trajetórias da nave e selecionar a melhor.
Problemas de desempenho
A Lockheed Martin possui apenas sistemas quânticos com capacidades limitadas - os computadores da D-Wave resolvem apenas uma faixa estreita de problemas. No futuro, espera-se o surgimento de sistemas universais com amplas áreas de aplicação, o que possibilitará um aproveitamento mais pleno da velocidade possível.
O processamento rápido de grandes quantidades de dados ou a realização de cálculos complexos são necessários em várias áreas da indústria de defesa. A introdução de computadores quânticos simplificará o desenvolvimento de software, acelerará o projeto de várias estruturas e reduzirá o número de testes de campo necessários. Alto desempenho pode ser útil na criação de sistemas com inteligência artificial para diversos fins - essa área também é de interesse para empresas militares e de defesa.
Em geral, a computação quântica, bem como os computadores de uso geral ou especializados, são de grande interesse e podem encontrar aplicações em vários campos. A introdução de tais sistemas, como esperado, começou com o setor de defesa e, muito provavelmente, será líder no desenvolvimento de novas tecnologias e designs. Espera-se que os meios fundamentalmente novos de computação afetem seriamente a indústria e os militares, mas ainda não está claro com que rapidez esses resultados aparecerão e quais mudanças levarão a eles.
