Erinevate riikide teadusorganisatsioonid töötavad selle nimel, et luua nn. kvantarvutid. Spetsiaalse arhitektuuriga seadmed peaksid näitama suuremat jõudlust ja lihtsustama paljude ülesannete lahendamist. On täiesti loomulik, et sõjaväe- ja kaitsetööstus tunneb selliste tehnoloogiate vastu juba huvi.
Rakendamise protsess
Esimesena ilmusid turule Kanada ettevõtte D-Wave Systems kvantarvutid. Alates 2007. aastast on see turule toonud erinevaid protsessoreid, mis põhinevad erineval arvul erinevate võimekustega kubitidel. Sellisel juhul ei räägi me täieõiguslikust universaalsest arvutist, vaid spetsiaalsest süsteemist konkreetsete probleemide lahendamiseks. Kuid sel juhul näidati üleolekut "klassikalise" arhitektuuri süsteemide ees.
2011. aastal tutvustati 128-kbitist D-Wave One arvutit, mis on võimeline teostama ainult diskreetset optimeerimist. Peagi sõlmiti Lockheed Martiniga leping ühe masina tarnimiseks ja sellele järgnevaks hoolduseks rohkem kui 10 miljoni dollari väärtuses. Kliendiorganisatsioon märkis oma kommunikatsioonis, et arvutit kasutatakse tarkvara valdkonna kõige keerukamate probleemide ja probleemide lahendamiseks.
2013. aastal tellis Lockheed-Martin uuema 512-kbitise protsessoriga arvuti D-Wave Two. Järgmine arvuti, tüüp Two, müüdi ühisprojekti raames NASA juhitud organisatsioonide rühmale. Kolmas leping Lockheed Martiniga sõlmiti 2015. aastal ja see nägi ette D-Wave 2X toote tarnimise, millel on 1152 qubit. Teiste klientide hulka kuuluvad NASA ja Los Alamose riiklik labor. 2017. aasta alguses algas arvuti D -Wave 2000Q (2048 kubitit) müük - nad hakkasid taas huvi tundma NASA ja sellega seotud organisatsioonide vastu. Sel aastal on turule tulemas Advantage süsteem (5640 qubit).
Juunis sai teatavaks, et USC Viterbi tehnikakoolil põhinev kvantarvutuskeskus USC-Lockheed Martin saab lähitulevikus arvuti Advantage. Eeldatakse, et võimsama masina saamine laiendab keskuse võimalusi uurimistöö tegemiseks ja praktiliste süsteemide loomiseks. Lisaks kaasatakse uus arvuti Leapi kvantpilvekompleksi.
Vaatamata kriitikale ja piiratud võimalustele on D-Wave Systems'i kvantarvutid sõlmitud mitmete lepingutega ja neid on erinevates organisatsioonides kasutatud peaaegu 10 aastat. Selliste seadmete peamine klient oli Lockheed Martin, üks suuremaid kaitsetööstuse organisatsioone, mis tegutseb kõikides suuremates valdkondades. Samuti teadus- ja uurimisorganisatsioonid, sh. rakenduslikul alal töötanud.
DARPA tulevik
Selle aasta märtsis alustas agentuur DARPA oma kvantarvuti projekti. Programmi ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) raames on kavas välja töötada üldised küsimused uute arvutite loomiseks ja seejärel luua valmisproove. Töösse on kaasatud seitse "meeskonda", milles osalevad teadus- ja disainiorganisatsioonid.
ONISQ esimene etapp kestab poolteist aastat, selle raames on vaja välja töötada tehnikaid ja algoritme kombinatoorse optimeerimise probleemide lahendamiseks. Seejärel algab teine etapp, mille eesmärk on loodud toodete ja programmide täiustamine. Programmi tulemused leiavad rakendust nii sõjaväes kui ka tsiviilis.
DARPA võtab arvesse, et universaalse kvantarvuti loomine on äärmiselt raske ülesanne ja seetõttu seavad nad praegu tagasihoidlikumaid eesmärke. Eelkõige on lubatud luua "tavalisel" arvutil põhinev kvantsüsteemi simulaator või töötada välja piiratud arvu qubitidega hübriidarhitektuur.
Vene vaatenurk
Teistes riikides, sh. Venemaal on kvantarvutuste areng endiselt maha jäänud. Väikese arvu qubitidega simulaatorid ja prototüübid on saadaval ja neid kasutatakse, kuid kaubanduslik müük ja massiline kasutuselevõtt on veel kaugel. Siiski võetakse vajalikke meetmeid ja soovitud tulemused ilmnevad lähitulevikus.
Näiteks 2018. aastal käivitas Venemaa Edasijõudnute Fond projekti "Kvantarvutuste optilised süsteemid". Selle töö raames aastatel 2018-2021. kavatseti luua neutraalsetel aatomitel ja integreeritud optilistel ahelatel põhinevate 50 qubitiga arvutite demonstraatorid. Projekti peamine elluviija on Moskva Riiklik Ülikool ning töösse on kaasatud ka hulk teisi organisatsioone.
Tööd pole veel lõpule viidud, kuid juba on kavas tutvustada uusi tehnoloogiaid. Kvantarvutus on digitaalse majanduse riikliku programmi üks paljulubavaid valdkondi. Põhimõtteliselt uusi suurema jõudlusega arvuteid kasutatakse tööstuse ja majanduse erinevates valdkondades. Tulevikus tehakse ettepanek luua suurema stabiilsusega kvantkrüpteerimise vahendid.
Praegune projekt pakub huvi erinevatele valitsusasutustele ja äriorganisatsioonidele. Seega on riiklik korporatsioon "Rosatom" ja mõned suured riigi- ja kaubandusorganisatsioonid huvitatud kvantarvutite hankimisest. Nende kaitsetööstuses kasutuselevõtu võimalust arutatakse, kuid konkreetseid ettevõtteid pole veel nimetatud. Ilmselt lahendatakse sellised küsimused tulevikus, pärast valmis prototüüpide ilmumist.
Rakendatud ülesanded
Kvantarvutite peamine eelis traditsiooniliste süsteemide ees on nende suurem jõudlus. Tänu sellele saab kvantmasinat kasutada kiiremaks arvutamiseks või konkreetse töö tegemiseks, mille puhul muude vahendite kasutamine on ebapraktiline.
Lockheed Martin on kvantarvutamisega tegelenud juba mitu aastat. Üksikasjalikku teavet selliste tööde edenemise, tegelike ülesannete ja saavutatud õnnestumiste kohta ei avaldatud. Samas on avaldatud üldandmeid suuna eesmärkide ja väljavaadete kohta, mis võimaldab teha erinevaid järeldusi.
Ettevõtte ametlikes ressurssides mainitakse tarkvara D-Wave Systems arvutite kasutamist tarkvara kontrollivahendina. Tarkvara kirjutamisel on võimalikud teatud vead, mille otsimine ja parandamine võtab palju arendaja aega ja ressursse. Kiire kvantarvuti suudab programmi minimaalse aja jooksul testida ja tuvastada olemasolevad probleemid. Mõnel juhul on kvantarvutus võimeline toime tulema ülesannetega, mis on teiste arhitektuuridega süsteemide jaoks praktiliselt lahendamatud.
Koodide ülevaatamist saab kasutada erinevates valdkondades. Näitena tuuakse lennundustehnoloogia tarkvara arendamine. Kvantarvuti kiirendab programmide testimise ja täiustamise protsessi ning testimiseks vabastatakse valmis ja ohutu lennuk. Kiirarvutid sobivad arvutamiseks ka kosmosetööstuses. Mõne millisekundi jooksul suudab D-Wave Two arvutada palju laeva trajektoore ja valida optimaalse.
Jõudlusprobleemid
Lockheed Martinil on ainult piiratud võimalustega kvant -süsteemid - D -Wave'i arvutid lahendavad vaid kitsa hulga probleeme. Tulevikus on oodata universaalsete süsteemide tekkimist, millel on lai kasutusala, ja see võimaldab võimalikku kiirust paremini kasutada.
Suurte andmemahtude kiire töötlemine või keeruliste arvutuste tegemine on vajalik kaitsetööstuse erinevates valdkondades. Kvantarvutite kasutuselevõtt lihtsustab tarkvaraarendust, kiirendab erinevate struktuuride projekteerimist ja vähendab vajalike välikatsete arvu. Kõrge jõudlus võib olla kasulik tehisintellektiga süsteemide loomisel erinevatel eesmärkidel - see valdkond pakub huvi ka sõjaväe- ja kaitseettevõtetele.
Üldiselt pakuvad kvantarvutused, aga ka üldotstarbelised või spetsiaalsed arvutid suurt huvi ja võivad leida rakendusi erinevates valdkondades. Selliste süsteemide kasutuselevõtt algas ootuspäraselt kaitsesektorist ja suure tõenäosusega on see liider uute tehnoloogiate ja disainilahenduste väljatöötamisel. Eeldatakse, et põhimõtteliselt uued arvutusvahendid mõjutavad tõsiselt tööstust ja sõjaväge, kuid kui kiiresti sellised tulemused ilmuvad ja millised muudatused selleni viivad, pole veel selge.
