Inside Quantum Technology の Inside Scoop: 量子コンピューティングと軍事

予測不可能な環境と多面的なリアルタイム計算を備えた軍事は、量子コンピューティングの利点を活用して計画を成功させようとしている業界です。しかし、それは多くの人が期待するタイプの量子コンピューティングではないかもしれません。 「量子コンピューティングでは、量子コンピューターがどうあるべきかをすでに知っていると考えており、それがまさに一種の方法であるべきだと考えている多くの人、主に物理学者がいると思います。」と説明しました。 リチャードマレー, 英国に本拠を置く量子コンピューティング企業のCEO ORCAコンピューティング。 「実のところ、これは非常にエキサイティングな新技術であり、さまざまな形で応用されるでしょう。コンピューティング システムを検討すると、以下のものがすべて含まれる可能性があります。 FPGA ある種のスーパーコンピューターであっても、どちらもさまざまな要素を備えたコンピューターであることに変わりはありません。量子コンピューティングも同様になると思います。」彼の主張をほぼ証明するために、マレー氏と ORCA Computing のチームは最近、 PT-1モデル 量子コンピューターを英国へ 防衛省。このモデルは、室温で動作し、オンサイト コンピューティング用に設計された初めてのタイプの量子コンピューターであり、テクノロジーの堅牢性と汎用性が向上しました。アメリカ合衆国で、 IonQ に署名しました 13.4万ドル 研究開発用に量子コンピューティングのハードウェアとソフトウェアを提供するために米国空軍研究所 (USAFRL) と契約。同様に、 サンドボックスAQ は米軍と緊密に連携して、さまざまな分野での量子技術の導入を支援しています。軍が遭遇する予測不可能な環境では、より展開しやすい量子コンピューターがあれば、多くのプロジェクトを効率化できる可能性があります。

量子コンピューターの通常のセットアップは、その形状から「大聖堂」と形容されます。と 増幅器、量子ビットアレイ、アイソレーター、その他多くのタイプのチャンバー、 マチンe は非常に大きくてかさばるため、企業がデバイス内の量子ビット数の拡大に取り組むにつれてさらに大きくなる可能性が高くなります。このため、この種の量子コンピューターを現場に配備することが困難になっている。そのため、マレー氏は、軍事専用に別のタイプの量子コンピューターを作成する必要があると示唆している。 「弁護側としては、コンピューティングへの応用がたくさんありますが、それらは標準的なコンピューティングとは異なり、ある種の管理された環境にあるわけではありません」とマレー氏は述べた。 「そして、そうしないのには十分な理由があります。信じられないほど不利な環境で機能したり計算したりするには、さまざまなパラメータに対処する必要があるかもしれません。たとえば、信じられないほど放射能の高い環境で動作する必要があるかもしれません。このような環境では、別の種類のコンピューティング プラットフォームが大きな効果を発揮する可能性があり、誰もが想像するハイパフォーマンス コンピューティングの世界とはかけ離れたものになる可能性があります。」これらの制約が、マレー氏が PT-1モデル彼の言葉を借りれば、それは「ランドローバーの後部に」座ることができる。使用する 光量子ビット、PT-1 は低温の必要性を回避し、よりモバイルなシステムに基づいて構築されています。国防省は PT-1 を使用するため、このデバイスを実行するためのカスタム プログラムを開発することは間違いありません。

大きな軍事用途

さらなるニーズを超えて 展開可能 軍事には、量子技術が変化をもたらす可能性のある他の重要な分野があります。暗号化から ステルス 〜へ 新車 量子コンピューティングの可能性は無限にあるように思えます。ユースケースはまだ研究開発中ですが、現在の量子コンピューターは最適化問題に使用されたり、機械学習と組み合わせられたりしています。 「ORCA では、チームは機械学習を使用した生成モデルに多くの時間を費やしています」とマレー氏は言います。同氏はまた、ハードウェアが進化して完全なエラー修正が可能になるにつれて、より多くのユースケースが開かれるだろうと仮定しています。マレー氏が挙げる将来のユースケースの 1 つは、室温超伝導体の作成です。 「室温超伝導体が軍にとってどうして重要になるのかと思うかもしれません。」彼は言った。 「そうですね、エネルギー貯蔵です。大量のエネルギーを貯蔵する必要がある場合は、室温の超伝導体を使用するとよいでしょう。」

明らかな応用例の 1 つは、 暗号。 「量子コンピュータは暗号を解読できるようになるだろう」と説明した ジェン・ソバダ, SandboxAQ の公共部門の社長。 「多くの敵対者は、今保存して後で復号化する攻撃を実行しています。量子コンピューターが利用可能になった後に復号化することだけを目的として、暗号化されたデータを盗むこと。これにより、兵器システムデータ、材料の組成、要員の身元、軍が保護しておきたいその他の情報などの機密データにアクセスできるようになります。」量子コンピューターは乱数や素因数分解を生成できるため、どちらも重要です。 暗号化 これは暗号化の仕組み全体を脅かす可能性があります。これはすでに研究されています ブロックチェーン および 暗号通貨。これらの暗号化を破ると、特に権力者にとって重大な結果を招く可能性があります。 「誰かがこれらのコンピュータを 10 台か 10 台所有するとすぐに、暗号化されたデータにアクセスできるようになります」とマレー氏は説明しました。 「その脅威は現在送信されているデータに適用される可能性があります。したがって、データに侵入して復号化できる可能性が現れるのは 10 年後ですが、10 年後に量子コンピューターが利用可能になったら、そのデータに戻ることができます。 XNUMX 年前、人々が必死に秘密にしてきたもののロックを突然解除できるようになりました。したがって、現在の考えでは、これらのものを XNUMX 年後に利用できるようにしたくない場合は、現在使用されているセキュリティ プロトコルについて考え始める必要があります。」すべての軍隊は機密情報を扱うため、強力な暗号化プロセスが重要です。なぜなら、これらの量子マシンのうちのほんの一握りだけが最初の最初の段階、つまり不等式と 脆弱性 プライバシーに関しては、誰がこのテクノロジーにアクセスできるのかをめぐって、権威あるリーダーの間でちょっとした競争が生じています。

皮肉なことに、量子コンピューターは暗号化問題の解決策にもなる可能性があります。 Sovada 氏は次のように付け加えました。「良い面としては、量子コンピューターは複雑な問題を解決するために計算能力を向上させることができます。軍は、サプライチェーンのニーズ、物流（物資の移動）、予知保全などについての洞察を得るために評価する必要がある大量のデータを持っています。」

他のアプリケーションはそれほど悲惨ではありませんが、同じくらい重要です。によると 2021年の論文、 量子重力計は、地震学、地球物理学、地下スキャン、さらには考古学や石油の検出を支援するために軍事で使用できます。資源、特に石油がますます希少になるにつれて、これらの量子デバイスは一部の軍事用途において中心的な役割を果たす可能性があります。

軍が量子技術を研究しているという事実は、量子産業にとって利益となる。マレー氏によると、「英国の軍支部の多くと、 米国 スタートアップに優しいアームを備えています。そして多くの政府や防衛機関は、このスタートアップコミュニティとのつながりに多大な努力を払っています。」これにより、量子企業が軍と協力するために乗り越えなければならない障壁の多くが最小限に抑えられます。ただし、他にも考慮すべき点があります。 「彼らは政府から資金提供を受けている機関です」とマレー氏は説明した。「したがって、状況を好転させるには時間がかかります。しかし、彼らは非常に長期的な予算を持っているため、企業のように次の四半期に何ができるかを必ずしも探しているわけではないため、利点があります。」これにより、早期に軍事提携を求める量子コンピューティング企業にとっては容易になる可能性がある。

この業界の他の専門家は、他国と比較して、米軍は量子企業との民間提携にもっと投資できるはずだと考えている。 「国防総省には、安全な通信、位置/ナビゲーション/タイミング、計算上の利点への影響により、米国における量子技術の研究を非常に初期の頃から支援してきた長い歴史があります」と IonQ の共同創設者兼主任は説明しました。技術責任者 キム・ジョンサン。 「中国や多くの欧州諸国はすでに公的資金による量子イニシアチブを確立しているが、米国政府は量子産業における強みを理由に官民パートナーシップの機会を認識し始めている。 IonQ が保有する最先端の量子コンピューティング技術により、国防総省は直面する多くの困難な計算問題に取り組むことができます。官民パートナーシップにより、国内の量子コンピューティング産業が強化され、米国の防衛技術の展開において予期せぬ効率が実現します。 AFRL はそのような早期導入企業の 1 つであり、業界が将来的に継続的な投資を保証する、国防総省の他の分野に影響力のあるソリューションを提供できるようになると期待しています。」のような法律のおかげで、 チップ法、米軍は、民間の量子企業が実行可能なスケジュールでどのようにプロジェクトに利益をもたらすことができるかを理解し始めています。

量子業界の多くの専門家と同様に、マレー氏も、これらのデバイスがいつ利用しやすくなるかという時間軸に目を向けています。 「今後 2 年間で、量子が防衛や軍事分野を含む有用で非常にニッチな用途に応用されるようになるだろうと私は信じています」とマレー氏は述べた。 「今、それは非常に物議を醸している信念です。今後数年以内に画期的な進歩が見られると思いますが、それはハイブリッド分野で起こるのではないかと私は考えています。」テクノロジーの開発には時間がかかるため、マレー氏はハイブリッド コンピューターから完全な量子コンピューターへの切り替えが起こるのは今から約 7 年後だと考えています。そしてその切り替えが起こると、より小型の量子コンピューターが軍で使用されるだろうと彼は仮定する。 「研究室の外、そして大聖堂ほどの大きさの建造物から離れたモバイルプラットフォーム上で動作するコンピューティングシステムには、非常に興味深いニーズがあります。」と彼は付け加えた。 「つまり、古典的コンピューティングで優位に立つものはすべて、量子コンピューティングにも当てはまります。」他の専門家は、この技術はすでに導入されていると見ています。 「このテクノロジーは今日ここにあります」とソバダ氏は言いました。 「軍は量子技術を使用し、それをすぐにシステムに統合する可能性があり、量子コンピューターの可用性は量子技術の他の側面の可用性とは異なることを知る必要があります。」

Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology のスタッフ ライターであり、JILA (コロラド大学ボルダー校と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆活動には、ディープ テクノロジー、メタバース、量子テクノロジーが含まれます。