Vědecké organizace z různých zemí pracují na vytvoření tzv. kvantové počítače. Zařízení se speciální architekturou by měla vykazovat zvýšený výkon a zjednodušit řešení řady úkolů. Je zcela přirozené, že o tyto technologie již má zájem vojenský a obranný průmysl.
Proces implementace
Jako první se na trhu objevily kvantové počítače kanadské společnosti D-Wave Systems. Od roku 2007 představila řadu procesorů založených na jiném počtu qubitů s různými schopnostmi. V tomto případě nemluvíme o plnohodnotném univerzálním počítači, ale o specializovaném systému pro řešení konkrétních problémů. V tomto případě se však ukázala nadřazenost nad systémy „klasické“architektury.
V roce 2011 byl představen 128bitový počítač D-Wave One, schopný provádět pouze diskrétní optimalizaci. Brzy došlo ke kontraktu v hodnotě více než 10 milionů dolarů se společností Lockheed Martin na dodávku jednoho stroje a jeho následnou údržbu. Ve své komunikaci klientská organizace uvedla, že počítač bude používán k řešení nejsložitějších problémů a problémů v oblasti softwaru.
V roce 2013 si společnost Lockheed-Martin objednala novější počítač D-Wave Two s procesorem 512 qubit. Další počítač typu Two byl prodán skupině organizací vedených NASA na společný projekt. Třetí smlouva se společností Lockheed Martin byla podepsána v roce 2015 a zajišťovala dodávku produktu D-Wave 2X, který má 1 152 qubitů. Mezi další zákazníky patří NASA a Los Alamos National Laboratory. Na začátku roku 2017 byl zahájen prodej počítače D -Wave 2000Q (2048 qubitů) - opět se začali zajímat o NASA a příbuzné organizace. Systém Advantage (5640 qubitů) vstupuje na trh letos.
V červnu vyšlo najevo, že kvantové výpočetní středisko USC-Lockheed Martin založené na technické škole USC Viterbi dostane v blízké budoucnosti počítač Advantage. Očekává se, že přijetí výkonnějšího stroje rozšíří možnosti centra provádět výzkum a vytvářet praktické systémy. Nový počítač bude navíc zařazen do kvantového cloudového komplexu Leap.
Navzdory kritice a omezeným možnostem byly kvantové počítače od D-Wave Systems předmětem několika smluv a byly používány v různých organizacích téměř 10 let. Hlavním zákazníkem takového zařízení byla společnost Lockheed Martin, jedna z největších organizací v obranném průmyslu, která působí ve všech hlavních oblastech. Rovněž vědecké a výzkumné organizace, vč. zaměstnán v aplikovaném oboru.
Budoucnost od DARPA
V březnu tohoto roku zahájila agentura DARPA svůj projekt kvantových počítačů. V rámci programu ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) se plánuje zpracování obecných problémů při vytváření nových počítačů a poté vytvoření hotových ukázek. Do práce je zapojeno sedm „týmů“, kterých se účastní vědecké a projekční organizace.
První fáze ONISQ bude trvat rok a půl, v jejím rámci je zapotřebí vyvinout techniky a algoritmy pro řešení problémů kombinatorické optimalizace. Poté začne druhá fáze, jejímž účelem bude zdokonalení vytvořených produktů a programů. Výsledky programu mohou najít uplatnění ve vojenské i civilní sféře.
DARPA bere v úvahu, že vytvoření univerzálního kvantového počítače je nesmírně obtížný úkol, a proto si prozatím stanovují skromnější cíle. Zejména je povoleno vytvářet simulátory kvantového systému založeného na „běžném“počítači nebo vyvíjet hybridní architekturu s omezeným počtem qubitů.
Ruská perspektiva
V jiných zemích, vč. v Rusku vývoj kvantových počítačů stále zaostává. Simulátory a prototypy s malým počtem qubitů jsou k dispozici a používají se, ale komerční prodej a hromadné přijetí jsou ještě daleko. Jsou však přijímána nezbytná opatření a požadované výsledky se objeví v blízké budoucnosti.
Například v roce 2018 zahájila Ruská nadace pro pokročilé studium projekt „Optické systémy kvantové výpočetní techniky“. V rámci této práce v letech 2018-2021. bylo plánováno vytvoření demonstrátorů počítačů s 50 qubity založených na neutrálních atomech a integrovaných optických obvodech. Hlavním realizátorem projektu je Moskevská státní univerzita a na práci se podílí také řada dalších organizací.
Práce ještě nebyly dokončeny, ale již existují plány na zavedení nových technologií. Kvantová výpočetní technika je jednou ze slibných oblastí státního programu Digitální ekonomika. Zásadně nové počítače se zvýšeným výkonem budou použity v různých oblastech průmyslu a ekonomiky. Do budoucna se navrhuje vytvořit prostředky kvantového šifrování se zvýšenou stabilitou.
Tento projekt je zajímavý pro různé vládní a komerční organizace. O získání kvantových počítačů má tedy zájem státní korporace „Rosatom“a některé velké státní a komerční organizace. Diskutuje se o možnosti jejich zavedení v obranném průmyslu - konkrétní podniky však zatím nebyly pojmenovány. Zdá se, že takové problémy budou vyřešeny v budoucnosti, poté, co se objeví hotové prototypy.
Aplikované úkoly
Hlavní výhodou kvantových počítačů oproti tradičním systémům je jejich zvýšený výkon. Díky tomu lze kvantový stroj použít pro rychlejší výpočty nebo pro provádění konkrétní práce, při níž je použití jiných prostředků nepraktické.
Společnost Lockheed Martin se zabývá kvantovým počítačem již několik let. Podrobné informace o postupu těchto prací, jejich skutečných úkolech a dosažených úspěších nebyly zveřejněny. Současně byly publikovány obecné údaje o cílech a perspektivách směru, což umožňuje vyvodit různé závěry.
Oficiální zdroje společnosti uvádějí používání počítačů od společnosti D-Wave Systems jako nástroje pro ověřování softwaru. Při psaní softwaru jsou možné určité chyby, jejichž hledání a opravy zabírají vývojáři spoustu času a zdrojů. Vysokorychlostní kvantový počítač může testovat program v minimálním čase a identifikovat všechny existující problémy. V některých případech je kvantová výpočetní technika schopná zvládnout úkoly, které jsou pro systémy s jinými architekturami prakticky nerozpustné.
Kontrola kódu může být použita v různých oblastech. Jako příklad je uveden vývoj softwaru pro leteckou technologii. Kvantový počítač urychlí proces testování a vylepšování programů a připravené a bezpečné letadlo bude uvolněno k testování. Vysokorychlostní počítače jsou také vhodné pro výpočty v kosmickém průmyslu. Během několika milisekund dokáže D-Wave Two vypočítat mnoho trajektorií lodi a vybrat tu optimální.
Problémy s výkonem
Lockheed Martin má pouze kvantové systémy s omezenými možnostmi - počítače od D -Wave řeší jen úzký okruh problémů. Do budoucna se očekává vznik univerzálních systémů s širokými oblastmi použití, a to umožní plněji využívat možnou rychlost.
V různých oblastech obranného průmyslu je vyžadováno rychlé zpracování velkého množství dat nebo provádění složitých výpočtů. Zavedení kvantových počítačů zjednoduší vývoj softwaru, zrychlí návrh různých struktur a sníží počet požadovaných testů v terénu. Vysoký výkon může být užitečný při vytváření systémů s umělou inteligencí pro různé účely - tato oblast je také zajímavá pro vojenské a obranné podniky.
Obecně jsou kvantové počítače, stejně jako obecné nebo specializované počítače, velmi zajímavé a mohou najít aplikace v různých oblastech. Zavádění takových systémů, jak se očekávalo, začalo v obranném sektoru a s největší pravděpodobností bude lídrem ve vývoji novějších technologií a návrhů. Očekává se, že zásadně nové výpočetní prostředky vážně ovlivní průmysl a armádu, ale jak rychle se takové výsledky objeví a jaké změny k tomu povedou, zatím není jasné.
