Розроблено новий квантовий алгоритм, який дозволить створити ідеальні стелс-технології
Дослідники з Лабораторії прикладної фізики (Applied Physics Laboratory, APL) університету Джона Хопкінса (Johns Hopkins University) розробили новий квантовий алгоритм, за допомогою якого можна знаходити рішення великих систем лінійних рівнянь. За допомогою такого алгоритму можна буде виробляти обчислення складних математичних моделей, таких, як розрахунки ефективної площі розсіювання, що дозволить створити в майбутньому ідеальні стелс-технології, які роблять літаки, морські судна та інші рухомі об'єкти абсолютно невидимими для радарів різних типів.
Область квантових обчислень в даний час є ще досить молодою галуззю. Квантовий комп'ютер, ідея створення якого була запропонована лише в 1980-х роках, для зберігання та обробки інформації використовує принципи квантової механіки, фізичні принципи, які проявляються на мікроскопічному рівні, рівні атомів, електронів і інших елементарних частинок. Використання принципів квантової механіки, в силу їх природи, зокрема принципу квантової суперпозиції, дозволяє квантових комп'ютерів обробляти інформацію значно швидше звичайних комп'ютерів.
В даний час вже створені квантові обчислювальні системи, основою яких є невелика кількість квантових бітів, кубітів. Так само існують і спеціалізовані квантові комп'ютери компанії D-Wave, один з яких був нещодавно придбаний НАСА і компанія Google, але жодна з існуючих нині систем поки ще не може замінити по своїй універсальності звичайні суперкомп'ютерні обчислювальні системи.
Незважаючи на те, що поява універсальних потужних квантових комп'ютерів очікується ще дуже не скоро, для них, цих квантових комп'ютерів, вже створюються базові алгоритми. У 1994 році математик Пітер Шор представив квантовий алгоритм визначення головних послідовностей рядів чисел, а через п'ятнадцять років після цього дослідники з Массачусетського технологічного інституту надали перший варіант універсального квантового алгоритму розв'язання систем лінійних рівнянь Quantum Linear Systems Algorithm (QLSA), який може бути використаний для обробки зображень, обробки відео - і аудіоданих, кліматичних математичних моделях, в математичному прогнозуванні і в багатьох інших областях.
У реалізації квантового алгоритму розв'язання систем лінійних рівнянь існує кілька ключових проблем, роблять це досить важкою справою. Технічні деталі, пов'язані з квантової невизначеністю, роблять такі алгоритми придатними лише для прискорення вирішення вузького кола систем лінійних рівнянь, які вкрай мало співвідносяться з явищами реального світу. Крім цього, "нечіткий", імовірнісна природа квантових обчислень і вимірювань перешкоджають отриманню точних і однозначних відповідей, які є розв'язками системи лінійних рівнянь.
У своїй роботі дослідники з APL змогли вирішити кожну з існуючих проблем області квантових обчислень, що дозволило отримати точні значення розв'язку системи рівнянь з достатнім рівнем точності. Крім цього, в якості прикладу, дослідники продемонстрували можливість застосування алгоритму розв'язання системи рівнянь у розрахунках визначення ефективної площі розсіювання складної поверхні.
Реалізація розрахунків ефективної площі розсіювання дає інженерам в руки значення потужності електромагнітних хвиль, що відбиваються від поверхні літака, ракети, судна, танка та іншої військової техніки при освітленні" їх променем радара. Природно, цей показник вказує на те, наскільки точним і стабільним буде захоплення і супровід радаром мети того чи іншого класу. А розрахунки поверхні, вироблені з допомогою квантових комп'ютерів, які можуть бути зроблені набагато швидше і можуть охопити більш складні поверхні, ніж розрахунки, вироблені з допомогою найбільш потужних сучасних суперкомп'ютерів, дозволяючи створювати ідеальні стелс-технології.
Проведені роботи фінансувалися в рамках проекту Intelligence Advanced Research Projects Activity програми Quantum Computer Science, в рамках якої проводиться розробка різних квантових обчислювальних алгоритмів, визначаються ресурси та архітектура квантових комп'ютерів майбутнього, здатних вирішувати завдання, описуються вищезазначеними алгоритмами.