Computación cuántica para la industria de defensa
Procesador Rainier Quantum para computadora D-Wave One
Organizaciones científicas de diferentes países están trabajando en la creación del llamado. computadoras cuánticas. Los dispositivos de una arquitectura especial deben mostrar un mayor rendimiento y simplificar la solución de una serie de tareas. Es bastante natural que las industrias militar y de defensa ya se hayan interesado en estas tecnologías.
Proceso de implementación
Los primeros en el mercado fueron los ordenadores cuánticos de la empresa canadiense D-Wave Systems. Desde 2007, ha introducido una gama de procesadores basados en un número diferente de qubits con diferentes capacidades. En este caso, no estamos hablando de una computadora universal en toda regla, sino de un sistema especializado para resolver problemas específicos. Sin embargo, en este caso se mostró superioridad sobre los sistemas de arquitectura "clásica".
En 2011, se introdujo la computadora D-Wave One de 128 qubit, capaz de realizar solo una optimización discreta. Pronto hubo un contrato por valor de más de $ 10 millones con Lockheed Martin para el suministro de una máquina y su posterior mantenimiento. En sus comunicaciones, la organización cliente indicó que la computadora se utilizará para resolver los problemas y problemas más complejos en el campo del software.
En 2013, Lockheed-Martin encargó una computadora D-Wave Two más nueva con un procesador de 512 qubit. La siguiente computadora, Type Two, se vendió a un grupo de organizaciones lideradas por la NASA para un proyecto conjunto. El tercer contrato con Lockheed Martin se firmó en 2015 y preveía la entrega del producto D-Wave 2X, que tiene 1152 qubits. Otros clientes incluyen la NASA y el Laboratorio Nacional de Los Alamos. A principios de 2017, comenzaron las ventas de la computadora D-Wave 2000Q (2048 qubits); nuevamente se interesaron en la NASA y organizaciones relacionadas. El sistema Advantage (5640 qubits) está ingresando al mercado este año.
En junio, se supo que el centro de computación cuántica USC-Lockheed Martin basado en la escuela técnica de USC Viterbi recibirá una computadora Advantage en un futuro cercano. Se espera que la recepción de una máquina más potente amplíe las capacidades del centro para realizar investigaciones y crear sistemas prácticos. Además, la nueva computadora se incluirá en el complejo de nubes cuánticas Leap.
Computadora D-Wave 2000Q
A pesar de las críticas y las capacidades limitadas, las computadoras cuánticas de D-Wave Systems han sido objeto de varios contratos y se han utilizado en varias organizaciones durante casi 10 años. El principal cliente de dicho equipo era Lockheed Martin, una de las organizaciones más grandes de la industria de defensa, que opera en todas las áreas principales. Además, las organizaciones científicas y de investigación, incl. empleado en el campo aplicado.
El futuro de DARPA
En marzo de este año, la agencia DARPA lanzó su proyecto de computadora cuántica. En el marco del programa ONISQ (Optimización con ruido cuántico de escala intermedia), está previsto resolver problemas generales de creación de nuevas computadoras y luego crear muestras listas para usar. Siete "equipos" están involucrados en el trabajo, en el que participan organizaciones científicas y de diseño.
La primera etapa del ONISQ tendrá una duración de año y medio, en su marco se requiere desarrollar técnicas y algoritmos para la resolución de problemas de optimización combinatoria. Luego comenzará la segunda etapa, cuyo propósito será mejorar los productos y programas creados. Los resultados del programa se pueden aplicar tanto en el ámbito militar como en el civil.
DARPA tiene en cuenta que crear una computadora cuántica universal es una tarea extremadamente difícil y, por lo tanto, por ahora, se proponen metas más modestas. En particular, se permite crear simuladores de un sistema cuántico basados en una computadora "regular" o desarrollar una arquitectura híbrida con un número limitado de qubits.
Perspectiva rusa
En otros países, incl. en Rusia, el desarrollo de la computación cuántica todavía está rezagado. Los simuladores y prototipos con una pequeña cantidad de qubits están disponibles y en uso, pero las ventas comerciales y la adopción masiva aún están muy lejos. Sin embargo, se están tomando las medidas necesarias y los resultados deseados aparecerán en un futuro próximo.
Entonces, en 2018, la Fundación Rusa para Estudios Avanzados lanzó el proyecto "Sistemas ópticos de computación cuántica". Como parte de este trabajo en 2018-2021. Se planeó crear demostradores de computadoras con 50 qubits basados en átomos neutros y circuitos ópticos integrados. El principal ejecutor del proyecto es la Universidad Estatal de Moscú; varias otras organizaciones también están involucradas en el trabajo.
El trabajo aún no se ha completado, pero ya hay planes para introducir nuevas tecnologías. La computación cuántica es una de las áreas prometedoras del programa estatal de Economía Digital. Las computadoras fundamentalmente nuevas con mayor rendimiento se pueden utilizar en diversas áreas de la industria y la economía. En el futuro, se propone crear medios de cifrado cuántico con mayor estabilidad.
El proyecto actual es de interés para varias organizaciones gubernamentales y comerciales. Por lo tanto, la corporación estatal "Rosatom" y algunas grandes organizaciones estatales y comerciales están interesadas en obtener computadoras cuánticas. Se está discutiendo la posibilidad de su introducción en la industria de defensa, pero aún no se han nombrado empresas específicas. Lo más probable es que estos problemas se resuelvan en el futuro, después de la aparición de prototipos listos para usar.
Tareas aplicadas
La principal ventaja de las computadoras cuánticas sobre los sistemas tradicionales es su mayor rendimiento. Gracias a esto, una máquina cuántica se puede utilizar para cálculos más rápidos o para realizar trabajos específicos en los que no es práctico utilizar otros medios.
Lockheed Martin ha estado involucrado en la computación cuántica durante varios años. No se reveló información detallada sobre el progreso de dichos trabajos, sus tareas reales y los éxitos logrados. Al mismo tiempo, se han publicado datos generales sobre los objetivos y perspectivas de la dirección, lo que nos permite sacar distintas conclusiones.
Los recursos oficiales de la compañía mencionan el uso de computadoras de D-Wave Systems como medio de verificación de software. Al escribir software, son posibles ciertos errores, cuya búsqueda y corrección requiere mucho tiempo y recursos del desarrollador. Una computadora cuántica de alta velocidad puede probar un programa en el menor tiempo posible e identificar cualquier problema existente. En algunos casos, la computación cuántica puede hacer frente a tareas que son casi imposibles para los sistemas con otras arquitecturas.
La revisión de código se puede utilizar en varios campos. Como ejemplo, el desarrollo de software para aviación tecnología. La computadora cuántica acelerará el proceso de prueba y mejora de los programas, y se lanzará un avión listo y seguro para las pruebas. Las computadoras de alta velocidad también son adecuadas para cálculos en la industria espacial. En unos pocos milisegundos, el D-Wave Two puede calcular una variedad de trayectorias de barcos y seleccionar la óptima.
Problemas de desempeño
Lockheed Martin solo tiene sistemas cuánticos con capacidades limitadas: las computadoras de D-Wave resuelven solo una gama limitada de problemas. En el futuro, se espera la aparición de sistemas universales con amplias áreas de aplicación, lo que permitirá aprovechar al máximo la velocidad posible.
Se requiere un procesamiento rápido de grandes cantidades de datos o la realización de cálculos complejos en varias áreas de la industria de defensa. La introducción de computadoras cuánticas simplificará el desarrollo de software, acelerará el diseño de varias estructuras y también reducirá el número requerido de pruebas de campo. El alto rendimiento puede ser útil al crear sistemas con inteligencia artificial para diversos fines; esta área también es de interés para las empresas militares y de defensa.
En general, la computación cuántica, así como las computadoras de propósito general o especializadas, son de gran interés y pueden encontrar aplicaciones en diversos campos. La introducción de tales sistemas, como se esperaba, comenzó con el sector de defensa y, muy probablemente, será el líder en el desarrollo de nuevas tecnologías y diseños. Se espera que los fundamentalmente nuevos medios de computación afecten seriamente a la industria y al ejército, pero aún no está claro qué tan rápido aparecerán tales resultados y qué cambios conducirán a ellos.
- Ryabov Kirill
- Sistemas D-Wave / dwavesys.com
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