Квантовые вычисления для оборонной промышленности
20.08.2020 1 741 0 +26 vorbur

Квантовые вычисления для оборонной промышленности

---
+26
В закладки
Квантовые вычисления для оборонной промышленности DWave, компьютер, квантовых, более, Martin, компьютеров, кубитов, систем, Lockheed, задач, разных, компьютера, компьютеры, применение, может, промышленности, квантовые, оборонной, рамках, квантового

Квантовый процессор Rainier для компьютера D-Wave One

Научные организации разных стран работают над созданием т.н. квантовых компьютеров. Устройства особой архитектуры должны показывать повышенную производительность и упрощать решение ряда задач. Вполне естественно, что подобными технологиями уже заинтересовались военные и оборонная промышленность.

Процесс внедрения

Первыми на рынке появились квантовые компьютеры канадской компании D-Wave Systems. С 2007 г. она представила целый ряд процессоров на разном количестве кубитов с разными возможностями. При этом речь идет не о полноценной универсальной вычислительной машине, а о специализированной системе для решения конкретных задач. Впрочем, и в этом случае было показано превосходство над системами «классической» архитектуры.

В 2011 г. представили компьютер D-Wave One на основе 128 кубитов, способный выполнять только дискретную оптимизацию. Вскоре появился контракт стоимостью более 10 млн долл. с компанией Lockheed Martin на поставку одной машины и последующее ее обслуживание. В своих сообщениях организация-заказчик указывала, что компьютер будет использоваться для решения самых сложных задач и проблем в сфере программного обеспечения.

В 2013 г. «Локхид-Мартин» заказала более новый компьютер D-Wave Two с процессором на 512 кубитах. Следующий компьютер типа Two продали группе организаций во главе с NASA для реализации совместного проекта. Третий контракт с Lockheed Martin был подписан в 2015 г. и предусматривал поставку изделия D-Wave 2X, имеющего 1152 кубита. Другими его заказчиками стали NASA и Лос-Аламосская национальная лаборатория. В начале 2017 г. стартовали продажи компьютера D-Wave 2000Q (2048 кубитов) – им вновь заинтересовались в NASA и смежных организациях. В этом году на рынок выходит система Advantage (5640 кубитов).

В июне стало известно, что центр квантовых вычислений USC-Lockheed Martin на базе технической школы USC Viterbi в ближайшем будущем получит компьютер Advantage. Ожидается, что получение более мощной машины расширит возможности центра по проведению исследований и созданию практически применимых систем. Кроме того, новый компьютер включат в состав квантового облачного комплекса Leap.

Квантовые вычисления для оборонной промышленности DWave, компьютер, квантовых, более, Martin, компьютеров, кубитов, систем, Lockheed, задач, разных, компьютера, компьютеры, применение, может, промышленности, квантовые, оборонной, рамках, квантового

Компьютер D-Wave 2000Q

Несмотря на критику и ограниченные возможности, квантовые вычислители от D-Wave Systems стали предметом нескольких контрактов и уже почти 10 лет используются в различных организациях. Основным заказчиком такой техники стала компания Lockheed Martin – одна из крупнейших организаций оборонной промышленности, работающая во всех основных сферах. Также подобной техникой заинтересовались научные и исследовательские организации, в т.ч. занятые в прикладной сфере.

Будущее от DARPA

В марте этого года свой проект квантового компьютера запустило агентство DARPA. В рамках программы ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) планируется проработать общие вопросы создания новых вычислительных машин, а затем создать готовые образцы. К работам привлечено семь «команд», в которых участвуют научные и проектные организации.

Первый этап ONISQ продлится полтора года, в его рамках требуется разработать технику и алгоритмы для решения задач комбинаторной оптимизации. Затем начнется второй этап, целью которого станет совершенствование созданных изделий и программ. Результаты программы могут найти применение как в военной, так и в гражданской сфере.

В DARPA учитывают, что создание универсального квантового компьютера является крайне сложной задачей, и потому пока ставят более скромные цели. В частности, допускается создание симуляторов квантовой системы на основе «обычного» компьютера или разработка гибридной архитектуры с ограниченным числом кубитов.

Российская перспектива

В других странах, в т.ч. в России, освоение квантовых вычислений пока отстает. Имеются и используются симуляторы и прототипы с малым количеством кубитов, но до коммерческих продаж и массового внедрения еще далеко. Впрочем, принимаются необходимые меры, и желаемые результаты появятся в ближайшем будущем.

Квантовые вычисления для оборонной промышленности DWave, компьютер, квантовых, более, Martin, компьютеров, кубитов, систем, Lockheed, задач, разных, компьютера, компьютеры, применение, может, промышленности, квантовые, оборонной, рамках, квантового

Так, в 2018 г. российский Фонд перспективных исследований запустил проект «Оптические системы квантовых вычислений». В рамках этой работы в 2018-2021 гг. планировалось создать демонстраторы компьютеров с 50 кубитами на основе нейтральных атомов и интегральных оптических схем. Головным исполнителем проекта назначен МГУ, также к работам привлекается ряд других организаций.

Работы еще не завершены, но уже имеются планы по внедрению новых технологий. Квантовые вычисления являются одним из перспективных направлений в рамках госпрограммы «Цифровая экономика». Принципиально новые компьютеры с повышенной производительностью смогут найти применение в разных областях промышленности и экономики. В дальнейшем предлагается создать средства квантового шифрования с повышенной устойчивостью.

Текущий проект представляет интерес для различных государственных и коммерческих организаций. Так, в получении квантовых компьютеров заинтересована госкорпорация «Росатом» и некоторые крупные государственные и коммерческие организации. Обсуждается возможность их внедрения в оборонной промышленности – но конкретные предприятия пока не назывались. По всей видимости, такие вопросы будут решаться в будущем, после появления готовых прототипов.

Прикладные задачи

Главное преимущество квантовых компьютеров перед традиционными системами состоит в повышенном быстродействии. Благодаря этому квантовая машина может использоваться для более быстрого проведения расчетов или для выполнения специфических работ, в которых нецелесообразно применение других средств.

Компания Lockheed Martin уже несколько лет занимается темой квантовых вычислений. Подробные сведения о ходе таких работ, их реальных задачах и достигнутых успехах не разглашаются. В то же время, опубликованы общие данные о целях и перспективах направления, что позволяет делать различные выводы.

Квантовые вычисления для оборонной промышленности DWave, компьютер, квантовых, более, Martin, компьютеров, кубитов, систем, Lockheed, задач, разных, компьютера, компьютеры, применение, может, промышленности, квантовые, оборонной, рамках, квантового

На официальных ресурсах компании упоминается использование компьютеров от D-Wave Systems в качестве средства проверки программного обеспечения. При написании ПО возможны те или иные ошибки, поиск и исправление которых отнимают массу времени и ресурсов разработчика. Быстродействующий квантовый компьютер может провести тестирование программы в минимальное время и выявить все имеющиеся проблемы. В ряде случаев квантовые вычисления способны справиться с задачами, которые практически неразрешимы для систем с другими архитектурами.

Проверка кода может использоваться в разных сферах. В качестве примера приводится разработка ПО для авиационной техники. Квантовый компьютер ускорит процесс тестирования и усовершенствования программ, и на испытания выйдет готовый и безопасный самолет. Быстродействующие компьютеры пригодны и для расчетов в космической отрасли. В течение нескольких миллисекунд D-Wave Two способен рассчитать множество траекторий корабля и выбрать оптимальную.

Вопросы быстродействия

Компания Lockheed Martin располагает только квантовыми системами с ограниченными возможностями – компьютеры от D-Wave решают только узкий круг задач. В перспективе ожидается появление универсальных систем с широкими областями применения, и это позволит более полно использовать возможное быстродействие.

Быстрая обработка крупных массивов данных или выполнение сложных расчетов необходимы в разных областях оборонной промышленности. Внедрение квантовых компьютеров упростит разработку программного обеспечения, ускорит проектирование различных конструкций, а также позволит сократить необходимое число натурных испытаний. Высокая производительность может быть полезна при создании систем с искусственным интеллектом разного назначения – это направление тоже интересует военных и оборонные предприятия.

В целом квантовые вычисления, а также универсальные или специализированные компьютеры представляют большой интерес и могут найти применение в разных областях. Внедрение таких систем ожидаемо началось с оборонной сферы и, вероятнее всего, именно она будет лидером в освоении более новых технологий и образцов. Ожидается, что принципиально новые средства вычисления серьезно повлияют на промышленность и армию, но как быстро появятся такие результаты и к каким изменениям приведут, пока не ясно.

Автор:Рябов КириллИспользованы фотографии:D-Wave Systems / dwavesys.com
уникальные шаблоны и модули для dle
Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
[related-news]
{related-news}
[/related-news]