Organitzacions científiques de diferents països estan treballant en la creació de les anomenades. ordinadors quàntics. Els dispositius d’una arquitectura especial haurien de mostrar un major rendiment i simplificar la solució d’una sèrie de tasques. És natural que les indústries militars i de defensa ja estiguin interessades en aquestes tecnologies.
Procés d’implementació
Els primers a aparèixer al mercat van ser els ordinadors quàntics de l’empresa canadenca D-Wave Systems. Des del 2007, ha introduït una sèrie de processadors basats en un nombre diferent de qubits amb capacitats diferents. En aquest cas, no parlem d’un ordinador universal complet, sinó d’un sistema especialitzat per resoldre problemes específics. Tanmateix, en aquest cas, es va mostrar la superioritat sobre els sistemes d’arquitectura “clàssica”.
El 2011 es va introduir un ordinador D-Wave One de 128 qubit, capaç de realitzar només optimitzacions discretes. Aviat es va produir un contracte de més de 10 milions de dòlars amb Lockheed Martin per al subministrament d’una màquina i el seu posterior manteniment. En les seves comunicacions, l’organització client va indicar que l’ordinador s’utilitzarà per resoldre els problemes i problemes més complexos en el camp del programari.
El 2013, Lockheed-Martin va encarregar un nou equip D-Wave Two amb un processador de 512 qubit. El següent ordinador, tipus Two, es va vendre a un grup d'organitzacions liderades per la NASA per a un projecte conjunt. El tercer contracte amb Lockheed Martin es va signar el 2015 i preveia el lliurament del producte D-Wave 2X, que té 1.152 qubits. Altres clients són la NASA i el laboratori nacional de Los Alamos. A principis del 2017 es van iniciar les vendes de l’ordinador D-Wave 2000Q (2048 qubits), que es van tornar a interessar per la NASA i les organitzacions relacionades. El sistema Advantage (5640 qubits) entra al mercat aquest any.
Al juny es va saber que el centre d’informàtica quàntica USC-Lockheed Martin basat en l’escola tècnica USC Viterbi rebrà un ordinador Advantage en un futur proper. S'espera que la recepció d'una màquina més potent ampliï les capacitats del centre per dur a terme investigacions i crear sistemes pràctics. A més, el nou ordinador s’inclourà al complex de núvols quàntics Leap.
Malgrat les crítiques i les capacitats limitades, els ordinadors quàntics de D-Wave Systems han estat objecte de diversos contractes i s’han utilitzat en diverses organitzacions durant gairebé deu anys. El principal client d’aquest equip va ser Lockheed Martin, una de les organitzacions més grans de la indústria de defensa, que opera a totes les àrees principals. També, organitzacions científiques i de recerca, incl. ocupat en l’àmbit aplicat.
El futur de DARPA
Al març d’aquest any, l’agència DARPA va llançar el seu projecte d’informàtica quàntica. En el marc del programa ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum), està previst treballar qüestions generals de creació d’ordinadors nous i, a continuació, crear mostres ja fetes. En el treball participen set "equips" en què participen organitzacions científiques i de disseny.
La primera etapa d’ONISQ durarà un any i mig; en el seu marc, es requereix desenvolupar tècniques i algorismes per resoldre problemes d’optimització combinatòria. Després començarà la segona etapa, la finalitat de la qual serà millorar els productes i els programes creats. Els resultats del programa es poden aplicar tant en àmbits militars com civils.
DARPA té en compte que la creació d’un ordinador quàntic universal és una tasca extremadament difícil i, per tant, ara per ara s’estableixen objectius més modestos. En particular, es permet crear simuladors d'un sistema quàntic basat en un ordinador "normal" o desenvolupar una arquitectura híbrida amb un nombre limitat de qubits.
Perspectiva russa
En altres països, incl. a Rússia, el desenvolupament de la informàtica quàntica encara es queda enrere. Simuladors i prototips amb un nombre reduït de qubits estan disponibles i estan en ús, però les vendes comercials i l'adopció massiva encara estan molt lluny. Tot i això, s’estan prenent les mesures necessàries i els resultats desitjats apareixeran en un futur proper.
Per exemple, el 2018, la Fundació russa per a estudis avançats va llançar el projecte "Sistemes òptics d’informàtica quàntica". Com a part d’aquest treball el 2018-2021. es va planejar crear demostradors d'ordinadors amb 50 qubits basats en àtoms neutres i circuits òptics integrats. El principal executor del projecte és la Universitat Estatal de Moscou i també hi participen diverses organitzacions.
Els treballs encara no s’han acabat, però ja hi ha previst introduir noves tecnologies. La informàtica quàntica és una de les àrees prometedores del programa estatal d’Economia Digital. Fonamentalment, s’utilitzaran equips nous amb un rendiment superior en diverses àrees de la indústria i l’economia. En el futur, es proposa crear mitjans de xifratge quàntic amb una major estabilitat.
El projecte actual és d’interès per a diverses organitzacions governamentals i comercials. Per tant, la corporació estatal "Rosatom" i algunes grans organitzacions estatals i comercials estan interessades en obtenir ordinadors quàntics. S'està discutint la possibilitat de la seva introducció a la indústria de la defensa, però encara no s'han nomenat empreses específiques. Pel que sembla, aquests problemes es resoldran en el futur, després de l’aparició de prototips ja fets.
Tasques aplicades
El principal avantatge dels ordinadors quàntics respecte als sistemes tradicionals és el seu major rendiment. Gràcies a això, es pot utilitzar una màquina quàntica per a càlculs més ràpids o per realitzar treballs específics en els quals l’ús d’altres mitjans no és pràctic.
Lockheed Martin ha estat involucrat en la informàtica quàntica durant diversos anys. No es va divulgar informació detallada sobre el progrés d’aquestes obres, les seves tasques reals i els èxits assolits. Al mateix temps, s’han publicat dades generals sobre els objectius i perspectives de la direcció, que permeten treure diferents conclusions.
Els recursos oficials de la companyia esmenten l’ús d’ordinadors de D-Wave Systems com a eina de verificació de programari. En escriure programari, són possibles certs errors, la recerca i correcció dels quals ocupa molt del temps i dels recursos del desenvolupador. Un ordinador quàntic d’alta velocitat pot provar un programa en un temps mínim i identificar qualsevol problema existent. En alguns casos, la informàtica quàntica és capaç de fer front a tasques pràcticament insolubles per a sistemes amb altres arquitectures.
La revisió de codi es pot utilitzar en diversos camps. Es posa com a exemple el desenvolupament de programari per a tecnologia d'aviació. L’ordinador quàntic accelerarà el procés de proves i millora dels programes i s’alliberarà un pla preparat i segur per provar-lo. Els ordinadors d'alta velocitat també són adequats per a càlculs en la indústria espacial. D’uns pocs mil·lisegons, D-Wave Two és capaç de calcular moltes trajectòries del vaixell i seleccionar-ne l’òptima.
Problemes de rendiment
Lockheed Martin només té sistemes quàntics amb capacitats limitades: els ordinadors de D-Wave només resolen una àmplia gamma de problemes. En el futur, s’espera l’aparició de sistemes universals amb àmplies àrees d’aplicació, cosa que permetrà fer un ús més complet de la velocitat possible.
Es requereix un processament ràpid de grans quantitats de dades o realitzar càlculs complexos en diverses àrees de la indústria de la defensa. La introducció d’ordinadors quàntics simplificarà el desenvolupament de programari, accelerarà el disseny de diverses estructures i reduirà el nombre de proves de camp necessàries. L’alt rendiment pot ser útil quan es creen sistemes amb intel·ligència artificial per a diversos propòsits; aquesta àrea també és d’interès per a empreses militars i de defensa.
En general, la informàtica quàntica, així com els ordinadors de propòsit general o especialitzats, són de gran interès i poden trobar aplicacions en diversos camps. La introducció d’aquests sistemes, com era d’esperar, va començar amb el sector de la defensa i, molt probablement, serà el líder en el desenvolupament de noves tecnologies i dissenys. S'espera que els nous mitjans informàtics fonamentalment afectin greument la indústria i l'exèrcit, però la rapidesa amb què apareixeran aquests resultats i quins canvis en conduiran encara no està clar.
