การคำนวณควอนตัมสำหรับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ

สารบัญ:

การคำนวณควอนตัมสำหรับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ
การคำนวณควอนตัมสำหรับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ

วีดีโอ: การคำนวณควอนตัมสำหรับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ

วีดีโอ: การคำนวณควอนตัมสำหรับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ
วีดีโอ: "พิธา" ได้เป็นนายกหรือไม่? l EP.1497 l 10 ก.ค.66 l#โหนกระแส 2024, มีนาคม
Anonim
ภาพ
ภาพ

องค์กรวิทยาศาสตร์จากประเทศต่าง ๆ กำลังดำเนินการสร้างสิ่งที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัม อุปกรณ์ของสถาปัตยกรรมพิเศษควรแสดงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและลดความยุ่งยากในการแก้ปัญหาของงานจำนวนหนึ่ง เป็นเรื่องปกติที่อุตสาหกรรมการทหารและการป้องกันประเทศสนใจเทคโนโลยีดังกล่าวอยู่แล้ว

กระบวนการดำเนินการ

เครื่องแรกที่ปรากฏในตลาดคือคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากบริษัท D-Wave Systems ของแคนาดา ตั้งแต่ปี 2550 เป็นต้นมา บริษัทได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์หลายตัวโดยพิจารณาจากจำนวน qubits ที่แตกต่างกันพร้อมความสามารถที่แตกต่างกัน ในกรณีนี้ เราไม่ได้พูดถึงคอมพิวเตอร์สากลที่เต็มเปี่ยม แต่เกี่ยวกับระบบเฉพาะสำหรับการแก้ปัญหาเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าของระบบสถาปัตยกรรม "คลาสสิก"

ในปี 2554 มีการเปิดตัวคอมพิวเตอร์ D-Wave One ขนาด 128 คิวบิต ซึ่งสามารถทำการเพิ่มประสิทธิภาพแบบแยกส่วนได้เท่านั้น ในไม่ช้าก็มีสัญญามูลค่ากว่า 10 ล้านดอลลาร์กับล็อคฮีด มาร์ตินในการจัดหาเครื่องจักรหนึ่งเครื่องและการบำรุงรักษาในภายหลัง ในการสื่อสารองค์กรลูกค้าระบุว่าจะใช้คอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาและปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดในด้านซอฟต์แวร์

ในปี 2013 Lockheed-Martin ได้สั่งซื้อคอมพิวเตอร์ D-Wave Two รุ่นใหม่ที่มีโปรเซสเซอร์ 512-qubit คอมพิวเตอร์เครื่องถัดไป ประเภทที่สอง ถูกขายให้กับกลุ่มองค์กรที่นำโดย NASA สำหรับโครงการร่วม สัญญาฉบับที่สามกับ Lockheed Martin ได้ลงนามในปี 2015 และจัดเตรียมไว้สำหรับการส่งมอบผลิตภัณฑ์ D-Wave 2X ซึ่งมี 1,152 qubits ลูกค้ารายอื่นๆ ได้แก่ NASA และ Los Alamos National Laboratory เมื่อต้นปี 2560 การขายคอมพิวเตอร์ D-Wave 2000Q (2048 qubits) เริ่มขึ้น - พวกเขาเริ่มสนใจ NASA และองค์กรที่เกี่ยวข้องอีกครั้ง ระบบ Advantage (5640 qubits) กำลังเข้าสู่ตลาดในปีนี้

ในเดือนมิถุนายน เป็นที่ทราบกันดีว่าศูนย์คอมพิวเตอร์ควอนตัม USC-Lockheed Martin ตามโรงเรียนเทคนิค USC Viterbi จะได้รับคอมพิวเตอร์ Advantage ในอนาคตอันใกล้นี้ คาดว่าการรับเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะขยายขีดความสามารถของศูนย์เพื่อทำการวิจัยและสร้างระบบที่ใช้งานได้จริง นอกจากนี้ คอมพิวเตอร์เครื่องใหม่จะรวมอยู่ใน Leap quantum cloud complex

ภาพ
ภาพ

แม้จะมีการวิพากษ์วิจารณ์และความสามารถที่จำกัด คอมพิวเตอร์ควอนตัมจาก D-Wave Systems ก็อยู่ภายใต้สัญญาหลายฉบับและถูกใช้ในองค์กรต่างๆ มาเกือบ 10 ปีแล้ว ลูกค้าหลักของอุปกรณ์ดังกล่าวคือ Lockheed Martin ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์กรที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ ซึ่งดำเนินงานในทุกพื้นที่หลัก นอกจากนี้ องค์กรด้านวิทยาศาสตร์และการวิจัย รวมถึง ใช้งานในด้านที่สมัคร

อนาคตจากดาร์ป

ในเดือนมีนาคมของปีนี้ หน่วยงาน DARPA ได้เปิดตัวโครงการคอมพิวเตอร์ควอนตัม ภายในกรอบงานของโปรแกรม ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) มีการวางแผนที่จะแก้ไขปัญหาทั่วไปของการสร้างคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ แล้วจึงสร้างตัวอย่างสำเร็จรูป เจ็ด "ทีม" มีส่วนร่วมในงานนี้ซึ่งองค์กรทางวิทยาศาสตร์และการออกแบบมีส่วนร่วม

ขั้นตอนแรกของ ONISQ จะใช้เวลาหนึ่งปีครึ่ง ภายในกรอบงาน จำเป็นต้องพัฒนาเทคนิคและอัลกอริธึมในการแก้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพแบบผสมผสาน จากนั้นขั้นตอนที่สองจะเริ่มขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์และโปรแกรมที่สร้างขึ้น ผลลัพธ์ของโปรแกรมสามารถหาใบสมัครได้ทั้งในด้านทหารและพลเรือน

DARPA คำนึงถึงว่าการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลเป็นงานที่ยากมาก ดังนั้นสำหรับตอนนี้ พวกเขาตั้งเป้าหมายที่เจียมเนื้อเจียมตัวมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อนุญาตให้สร้างเครื่องจำลองของระบบควอนตัมโดยใช้คอมพิวเตอร์ "ปกติ" หรือเพื่อพัฒนาสถาปัตยกรรมไฮบริดที่มีคิวบิตจำนวนจำกัด

มุมมองของรัสเซีย

ในประเทศอื่นๆ รวมทั้ง ในรัสเซีย การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงล้าหลังเครื่องจำลองและต้นแบบที่มี qubits จำนวนน้อยมีจำหน่ายและใช้งานอยู่ แต่การขายเชิงพาณิชย์และการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมจำนวนมากยังคงเป็นทางยาว อย่างไรก็ตาม กำลังดำเนินมาตรการที่จำเป็นและผลลัพธ์ที่ต้องการจะปรากฏขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้

ภาพ
ภาพ

ตัวอย่างเช่น ในปี 2018 มูลนิธิ Russian Foundation for Advanced Study ได้เปิดตัวโครงการ "Optical Systems of Quantum Computing" เป็นส่วนหนึ่งของงานนี้ในปี 2561-2564 มีการวางแผนที่จะสร้างเครื่องสาธิตคอมพิวเตอร์ที่มี 50 qubits ตามอะตอมที่เป็นกลางและวงจรออปติคัลรวม ผู้ดำเนินโครงการหลักคือมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก และองค์กรอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่มีส่วนร่วมในงานนี้ด้วย

งานยังไม่แล้วเสร็จ แต่มีแผนจะแนะนำเทคโนโลยีใหม่อยู่แล้ว การคำนวณควอนตัมเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มของโปรแกรมสถานะเศรษฐกิจดิจิทัล คอมพิวเตอร์ใหม่โดยพื้นฐานที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจะถูกใช้ในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรมและเศรษฐศาสตร์ ในอนาคต มีการเสนอให้สร้างวิธีการเข้ารหัสควอนตัมที่มีความเสถียรเพิ่มขึ้น

โครงการปัจจุบันเป็นที่สนใจของหน่วยงานภาครัฐและองค์กรการค้าต่างๆ ดังนั้น บริษัท ของรัฐ "Rosatom" และองค์กรของรัฐและการค้าขนาดใหญ่บางแห่งจึงสนใจที่จะได้รับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความเป็นไปได้ของการแนะนำพวกเขาในอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศกำลังมีการหารือกัน - แต่องค์กรเฉพาะยังไม่ได้รับการเสนอชื่อ เห็นได้ชัดว่าปัญหาดังกล่าวจะได้รับการแก้ไขในอนาคตหลังจากการปรากฏตัวของต้นแบบสำเร็จรูป

งานประยุกต์

ข้อได้เปรียบหลักของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเหนือระบบดั้งเดิมคือประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้เครื่องควอนตัมจึงสามารถใช้สำหรับการคำนวณที่เร็วขึ้นหรือสำหรับการทำงานเฉพาะที่ไม่สามารถใช้วิธีการอื่นได้

Lockheed Martin มีส่วนเกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัมมาหลายปีแล้ว ไม่มีการเปิดเผยข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับความคืบหน้าของงานดังกล่าว งานจริง และความสำเร็จที่บรรลุผลสำเร็จ ในเวลาเดียวกัน มีการเผยแพร่ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเป้าหมายและแนวโน้มของทิศทาง ซึ่งช่วยให้สามารถสรุปข้อสรุปที่แตกต่างกันได้

ภาพ
ภาพ

แหล่งข้อมูลอย่างเป็นทางการของบริษัทกล่าวถึงการใช้คอมพิวเตอร์จาก D-Wave Systems เป็นเครื่องมือตรวจสอบซอฟต์แวร์ เมื่อเขียนซอฟต์แวร์ อาจมีข้อผิดพลาดบางประการ การค้นหาและการแก้ไขซึ่งใช้เวลาและทรัพยากรของนักพัฒนาเป็นจำนวนมาก คอมพิวเตอร์ควอนตัมความเร็วสูงสามารถทดสอบโปรแกรมในระยะเวลาน้อยที่สุดและระบุปัญหาที่มีอยู่ได้ ในบางกรณี การคำนวณควอนตัมสามารถรับมือกับงานที่ไม่ละลายน้ำได้จริงสำหรับระบบที่มีสถาปัตยกรรมอื่นๆ

การตรวจสอบโค้ดสามารถใช้ได้ในด้านต่างๆ การพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับเทคโนโลยีการบินเป็นตัวอย่าง คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเร่งกระบวนการทดสอบและปรับปรุงโปรแกรม และจะมีการปล่อยเครื่องบินที่พร้อมและปลอดภัยสำหรับการทดสอบ คอมพิวเตอร์ความเร็วสูงยังเหมาะสำหรับการคำนวณในอุตสาหกรรมอวกาศอีกด้วย ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที D-Wave Two สามารถคำนวณวิถีเรือได้มากมายและเลือกวิถีที่เหมาะสมที่สุด

ปัญหาด้านประสิทธิภาพ

Lockheed Martin มีเพียงระบบควอนตัมที่มีความสามารถจำกัด - คอมพิวเตอร์จาก D-Wave แก้ปัญหาได้เพียงช่วงสั้นๆ ในอนาคต คาดว่าจะมีการเกิดขึ้นของระบบสากลที่มีขอบเขตการใช้งานกว้าง ซึ่งจะทำให้สามารถใช้ความเร็วที่เป็นไปได้อย่างเต็มที่มากขึ้น

การประมวลผลข้อมูลจำนวนมากอย่างรวดเร็วหรือการคำนวณที่ซับซ้อนเป็นสิ่งจำเป็นในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ การแนะนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำให้การพัฒนาซอฟต์แวร์ง่ายขึ้น เร่งการออกแบบโครงสร้างต่างๆ และลดจำนวนการทดสอบภาคสนามที่จำเป็นประสิทธิภาพสูงจะมีประโยชน์เมื่อสร้างระบบด้วยปัญญาประดิษฐ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ - พื้นที่นี้เป็นที่สนใจของผู้ประกอบการด้านการทหารและการป้องกันประเทศ

โดยทั่วไป คอมพิวเตอร์ควอนตัม เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์หรือคอมพิวเตอร์เฉพาะทาง เป็นที่สนใจอย่างมากและสามารถค้นหาแอปพลิเคชันในด้านต่างๆ ได้ การแนะนำระบบดังกล่าวตามที่คาดไว้เริ่มต้นด้วยภาคการป้องกันและน่าจะเป็นผู้นำในการพัฒนาเทคโนโลยีและการออกแบบที่ใหม่กว่า เป็นที่คาดหวังว่าวิธีการคำนวณแบบใหม่โดยพื้นฐานจะส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมและการทหารอย่างจริงจัง แต่ผลลัพธ์ดังกล่าวจะปรากฏเร็วเพียงใดและการเปลี่ยนแปลงใดจะนำไปสู่ความไม่ชัดเจน