מעבד Rainier Quantum למחשב D-Wave One
ארגונים מדעיים ממדינות שונות עובדים על יצירת מה שנקרא. מחשבים קוונטיים. מכשירים בעלי ארכיטקטורה מיוחדת צריכים להראות ביצועים מוגברים ולפשט את הפתרון של מספר משימות. זה די טבעי שהתעשיות הצבאיות והביטחוניות כבר התעניינו בטכנולוגיות כאלה.
תהליך ההטמעה
מחשבי קוונטים של חברת D-Wave Systems הקנדית היו הראשונים שהופיעו בשוק. מאז 2007, היא הציגה מגוון מעבדים המבוססים על מספר שונה של קיוביטים עם יכולות שונות. במקרה זה, אנחנו לא מדברים על מחשב אוניברסלי מלא, אלא על מערכת מיוחדת לפתרון בעיות ספציפיות. עם זאת, במקרה זה הוצגה עליונות על מערכות האדריכלות ה"קלאסית".
בשנת 2011, הוצג מחשב D-Wave One המבוסס על 128 קיוביטים, המסוגל לבצע אופטימיזציה בדידה בלבד. עד מהרה היה חוזה בשווי של יותר מ-10 מיליון דולר עם לוקהיד מרטין עבור אספקת מכונה אחת ותחזוקה שלאחר מכן. בהודעתה ציינה הרשות המתקשרת כי המחשב ישמש לפתרון המשימות והבעיות המורכבות ביותר בתעשיית התוכנה.
בשנת 2013, לוקהיד מרטין הזמינה מחשב D-Wave Two חדש יותר עם מעבד 512 קיוביטים. המחשב הבא מסוג שני נמכר לקבוצת ארגונים בראשות נאס"א לפרויקט משותף. החוזה השלישי עם לוקהיד מרטין נחתם ב-2015 וסיפק אספקת מוצר D-Wave 2X עם 1152 קיוביטים. נאס"א והמעבדה הלאומית של לוס אלמוס הפכו ללקוחות אחרים שלו. בתחילת 2017 החלו המכירות של מחשב ה-D-Wave 2000Q (2048 קיוביטים) - הם שוב התעניינו בנאס"א ובארגונים קשורים. השנה נכנסת לשוק מערכת Advantage (5640 קיוביטים).
ביוני נודע כי מרכז המחשוב הקוונטי USC-Lockheed Martin שבסיסו בבית הספר הטכני USC Viterbi יקבל בעתיד הקרוב מחשב Advantage. צפוי כי השגת מכונה חזקה יותר תרחיב את יכולתו של המרכז לבצע מחקר וליצור מערכות ישימות באופן מעשי. בנוסף, המחשב החדש ייכלל במתחם הענן הקוונטי של Leap.
מחשב D-Wave 2000Q
למרות ביקורת ויכולות מוגבלות, מחשבים קוונטיים מבית D-Wave Systems היו נושאים למספר חוזים ונמצאים בשימוש בארגונים שונים כבר כמעט 10 שנים. הלקוח העיקרי של ציוד כזה היה לוקהיד מרטין, אחד הארגונים הגדולים בתעשייה הביטחונית, הפועל בכל התחומים המרכזיים. כמו כן, ארגוני מדע ומחקר, כולל. מועסקים בתחום היישומי.
עתיד מ-DARPA
במרץ השנה השיקה סוכנות DARPA את פרויקט המחשב הקוונטי שלה. כחלק מהתוכנית ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) מתוכננת לפתור בעיות כלליות של יצירת מחשבים חדשים, ולאחר מכן ליצור דוגמאות מוכנות. שבעה "צוותים" מעורבים בעבודה, שבה משתתפים ארגוני מדע ועיצוב.
השלב הראשון של ONISQ יימשך שנה וחצי, במסגרתו הוא נדרש לפתח טכניקות ואלגוריתמים לפתרון בעיות אופטימיזציה קומבינטורית. לאחר מכן יתחיל השלב השני, שמטרתו שיפור המוצרים והתכניות שנוצרו. את תוצאות התוכנית ניתן ליישם הן בצבא והן במישור האזרחי.
DARPA לוקח בחשבון שיצירת מחשב קוונטי אוניברסלי היא משימה קשה ביותר, ולכן, לעת עתה, הם מציבים יעדים צנועים יותר. בפרט, מותר ליצור סימולטורים של מערכת קוונטית המבוססת על מחשב "רגיל" או לפתח ארכיטקטורה היברידית עם מספר מוגבל של קיוביטים.
נקודת מבט רוסית
במדינות אחרות, כולל ברוסיה, התפתחות המחשוב הקוונטי עדיין בפיגור. סימולטורים ואבות טיפוס עם מספר קטן של קיוביטים זמינים ומשמשים, אך מכירות מסחריות ואימוץ המוני עדיין רחוקים. עם זאת, האמצעים הדרושים ננקטים, והתוצאות הרצויות יופיעו בעתיד הקרוב.
אז, בשנת 2018, הקרן הרוסית ללימודים מתקדמים השיקה את פרויקט מערכות אופטיות של מחשוב קוונטי. במסגרת עבודה זו בשנים 2018-2021. תוכנן ליצור מדגמי מחשב עם 50 קיוביטים המבוססים על אטומים ניטרליים ומעגלים אופטיים משולבים. אוניברסיטת מוסקבה מונתה כמבצעת הראשית של הפרויקט, ובעבודה מעורבים גם מספר ארגונים נוספים.
העבודה טרם הסתיימה, אך יש כבר תוכניות להחדרת טכנולוגיות חדשות. מחשוב קוונטי הוא אחד התחומים המבטיחים בתוכנית המדינה לכלכלה דיגיטלית. מחשבים חדשים ביסודו עם ביצועים משופרים יוכלו למצוא יישומים בתחומים שונים של תעשייה וכלכלה. בעתיד, מוצע ליצור אמצעים להצפנה קוונטית עם יציבות מוגברת.
הפרויקט הנוכחי מעניין ארגונים ממשלתיים ומסחריים שונים. אז, התאגיד הממלכתי "Rosatom" וכמה ארגונים ממלכתיים ומסחריים גדולים מעוניינים להשיג מחשבים קוונטיים. נידונה האפשרות להכנסתם לתעשייה הביטחונית - אך מפעלים ספציפיים טרם פורסמו. ככל הנראה, בעיות כאלה ייפתרו בעתיד, לאחר הופעת אבות טיפוס מוכנים.
משימות יישומיות
היתרון העיקרי של מחשבים קוונטיים על פני מערכות מסורתיות הוא המהירות המוגברת שלהם. בשל כך, ניתן להשתמש במכונת הקוונטים לחישובים מהירים יותר או לביצוע עבודות ספציפיות בהן לא ראוי להשתמש באמצעים אחרים.
לוקהיד מרטין עוסקת בנושא המחשוב הקוונטי כבר כמה שנים. מידע מפורט על ההתקדמות של עבודה כזו, המשימות האמיתיות שלהן וההצלחות שהושגו לא נחשף. במקביל, פורסמו נתונים כלליים על מטרות וסיכויי הכיוון, המאפשרים להסיק מסקנות שונות.
המשאבים הרשמיים של החברה מזכירים את השימוש במחשבים מבית D-Wave Systems כאמצעי לבדיקת תוכנה. בעת כתיבת תוכנה אפשריות שגיאות מסוימות, שהחיפוש והתיקון שלהן גוזלים זמן ומשאבים רבים של המפתח. מחשב קוונטי מהיר יכול לבדוק תוכנית במינימום זמן ולזהות את כל הבעיות הקיימות. במקרים מסוימים, מחשוב קוונטי מסוגל להתמודד עם משימות שהן כמעט בלתי פתירות עבור מערכות עם ארכיטקטורות אחרות.
ניתן להשתמש בסקירת קוד בתחומים שונים. דוגמה לכך היא פיתוח תוכנה עבור תְעוּפָה טֶכנוֹלוֹגִיָה. מחשב קוונטי יאיץ את תהליך הבדיקה והשיפור של תוכניות, ומטוס מוכן ובטוח ייצא לבדיקה. מחשבים מהירים מתאימים גם לחישובים בתעשיית החלל. בתוך כמה אלפיות שניות, D-Wave Two מסוגל לחשב מסלולי ספינה רבים ולבחור את האופטימלי.
בעיות ביצועים
ללוקהיד מרטין יש רק מערכות קוונטיות בעלות יכולות מוגבלות - מחשבים מבית D-Wave פותרים רק טווח צר של בעיות. בעתיד צפויה הופעתן של מערכות אוניברסליות בעלות תחומי יישום רחבים, והדבר יאפשר שימוש מלא יותר במהירות האפשרית.
נדרש עיבוד מהיר של מערכי נתונים גדולים או חישובים מורכבים בתחומים שונים של התעשייה הביטחונית. הכנסת מחשבים קוונטיים תפשט את פיתוח התוכנה, תזרז את התכנון של מבנים שונים, וגם תפחית את המספר הנדרש של בדיקות בקנה מידה מלא. ביצועים גבוהים יכולים להיות שימושיים בעת יצירת מערכות עם בינה מלאכותית למטרות שונות - תחום זה מעניין גם מפעלים צבאיים וביטחוניים.
באופן כללי, מחשוב קוונטי, כמו גם מחשבים למטרות כלליות או מיוחדות, מעוררים עניין רב וניתן להשתמש בהם בתחומים שונים. הכנסת מערכות כאלה, כצפוי, החלה במגזר הביטחוני, וככל הנראה היא תהיה המובילה בפיתוח טכנולוגיות ודגמים חדשים יותר. צפוי שאמצעי מחשוב חדשים ביסודו ישפיעו קשות על התעשייה ועל הצבא, אך לא ברור עד כמה יופיעו תוצאות כאלה ולאילו שינויים יובילו.