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 quan tâm đến những công nghệ như vậy.
Quá trình thực hiện
Đầu tiên xuất hiện trên thị trường là máy tính lượng tử của công ty Canada D-Wave Systems. 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 128-qubit đã được giới thiệu, 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, tổ chức khách hàng chỉ ra rằng máy tính sẽ được sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp nhất và các vấn đề trong lĩnh vực phần mềm.
Vào năm 2013, Lockheed-Martin đã đặt hàng một máy tính D-Wave Two mới hơn với bộ xử lý 512 qubit. Máy tính tiếp theo, loại Hai, đã được bán cho một nhóm các tổ chức do NASA đứng đầu cho một dự án chung. Hợp đồng thứ ba với Lockheed Martin được ký kết vào năm 2015 và cung cấp dịch vụ phân phối sản phẩm D-Wave 2X, có 1.152 qubit. Các khách hàng khác bao gồm NASA và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos. 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. Hệ thống Advantage (5640 qubit) sẽ được đưa vào thị trường trong năm nay.
Vào tháng 6, được biết rằng trung tâm máy tính lượng tử USC-Lockheed Martin có trụ sở tại trường kỹ thuật USC Viterbi sẽ nhận được một máy tính Advantage trong thời gian tới. Dự kiến, việc nhận được một cỗ máy mạnh hơn sẽ mở rộng khả năng của trung tâm trong việc nghiên cứu và tạo ra các hệ thống 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, máy tính lượng tử từ D-Wave Systems đã 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 3 năm nay, cơ quan DARPA đã khởi động dự án máy tính lượng tử của mình. Trong khuôn khổ chương trình ONISQ (Tối ưu hóa với lượng tử quy mô trung gian ồn ào), chương trình này được lên kế hoạch để 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, nó được yêu cầu phát triển các kỹ thuật và thuật toán để giải quyết các vấn đề 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 ứng dụng trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự.
DARPA cho rằng việc tạo ra một máy tính lượng tử phổ quát là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, và do đó, hiện tại, họ đặt ra những mục tiêu khiêm tốn hơn. 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 đang được sử dụng, nhưng việc bán thương mại và áp dụng hàng loạt vẫn còn lâu mới hết. Tuy nhiên, các biện pháp cần thiết đang được thực hiện, và kết quả mong muốn sẽ xuất hiện trong tương lai gần.
Ví dụ, 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. Đơn vị thực hiện chính của dự án là Đại học Tổng hợp Moscow, 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 của chương trình nhà nước Kinh tế kỹ thuật số. Về cơ bản máy tính mới với hiệu suất cao hơn sẽ được sử 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 nhà nước và tổ chức thương mại lớn đang 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.
Nhiệm vụ được áp dụng
Ưu điểm chính của máy tính lượng tử so với các hệ thống truyền thống là hiệu suất tăng lên của chúng. Nhờ đó, máy lượng tử có thể được sử dụng để tính toán nhanh hơn hoặc thực hiện công việc cụ thể mà việc sử dụng các phương tiện khác là không thực tế.
Lockheed Martin đã tham gia vào lĩnh vực điện toán lượng tử trong vài năm. Thông tin chi tiết về tiến độ của những công việc đó, nhiệm vụ thực sự của chúng và những thành công đã đạt được không được tiết lộ. Đồng thời, dữ liệu chung về các mục tiêu và triển vọng của hướng đi đã được công bố, điều này cho phép rút ra các 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 công cụ xác minh phần mềm. Khi viết phần mềm, một số lỗi nhất định có thể xảy ra, việc tìm kiếm và sửa lỗi đó chiếm 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 bất kỳ vấn đề hiện có nào. Trong một số trường hợp, tính toán lượng tử có thể đối phó với các nhiệm vụ thực tế 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. Sự phát triển của phần mềm cho công nghệ hàng không được lấy làm ví dụ. Máy tính lượng tử sẽ đẩy nhanh quá trình thử nghiệm và cải tiến các chương trình, và một mặt phẳng sẵn sàng và an toàn sẽ được đưa ra 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, sự xuất hiện của các hệ thống phổ quát với các lĩnh vực ứng dụng rộng rãi được mong đợi, và điều này sẽ làm cho nó có thể sử dụng đầy đủ hơn tốc độ có thể.
Yêu cầu xử lý nhanh lượng lớn dữ liệu hoặc thực hiện các phép tính phức tạp 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 giảm số lượng các thử nghiệm thực địa 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.
Nhìn chung, máy tính lượng tử, cũng như các máy tính đa năng hoặc máy tính chuyên dụng, rất được quan tâm và có thể tìm thấy các ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Theo dự kiến, sự ra đời của các hệ thống như vậy bắt đầu từ lĩnh vực quốc phòng và rất có thể, nó sẽ là công ty dẫn đầu trong việc phát triển các công nghệ và thiết kế 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 những thay đổi nào sẽ dẫn đến nó vẫn chưa rõ ràng.
