Ruotsin puolustusalan tutkimuslaitos FOI (Totalförsvarets forskningsinstitut, kokonaismaanpuolustuksen tutkimuslaitos) on julkaissut raportin "Kvanttilaskenta optimointiongelmiin: Johdanto puolustussovelluksiin keskittyen", joka on laadittu puolustusministeriön toimeksiannosta. Raportissa kuvataan, miten kvanttialgoritmeja voidaan hyödyntää puolustuksen optimointiongelmien ratkaisemisessa.

Raportin ovat kirjoittaneet Charlotta Bengtson, vanhempi tutkija FOI:n Aseet, suojaus ja turvallisuus -osastolta, sekä Johan Nilsson, vanhempi tutkija Puolustustekniikka-osastolta. FOI:n lehdistötiedotteen mukaan tutkijat käyvät läpi, miten kvanttialgoritmeja voidaan soveltaa resurssien allokointiin ja logistiikkaan liittyviin ongelmiin.

– Optimointiongelmat ovat hyvin yleisiä puolustuksen laskennassa sekä resurssien allokoinnissa ja logistiikkaongelmissa. Kyseessä on laaja ongelmaluokka, joka on samalla nostettu esiin luokkana, johon nykyiset kvanttitietokoneet saattavat soveltua tehokkaasti, toteaa Charlotta Bengtson lehdistötiedotteessa.

FOI:n mukaan kvanttitietokoneet eroavat klassisista tietokoneista siten, että ne käyttävät kubitteja tavallisten bittien sijaan. Superpositioperiaatteen ansiosta kubitti voi olla samanaikaisesti sekä nollan että yhden arvossa, minkä ansiosta kvanttitietokone voi käsitellä useita mahdollisuuksia rinnakkain. Toinen keskeinen periaate on interferenssi, jossa kubitit toimivat aaltojen tavoin ja voivat vahvistaa tai kumota toisiaan. Tätä hyödynnetään laskennan tehokkuuden parantamisessa.

Nykyistä kvanttitietokoneiden sukupolvea kutsutaan NISQ-tietokoneiksi (Noisy Intermediate-Scale Quantum, meluisat keskikokoiset kvanttijärjestelmät). Niiltä puuttuu täydellinen virheenkorjaus, mikä rajoittaa niiden käytettävyyttä.

– Ne tekevät usein virheitä, ja silloin niiden käyttömahdollisuudet ovat rajalliset, toteaa Johan Nilsson lehdistötiedotteessa.

Charlotta Bengtson korostaa, että kvanttilaskenta voi puolustuskontekstissa tarjota nopeampia ratkaisuja aikakiireisiin ongelmiin. Hän vertaa tilannetta ilmailualaan, jossa lähes optimaalinen ratkaisu nopeasti saatuna voi olla parempi vaihtoehto kuin täydellinen ratkaisu, jonka laskeminen vie kauan.

Tutkijat huomauttavat, että klassiset tietokoneet kehittyvät rinnakkain kvanttitietokoneiden kanssa, ja että klassisten tietokoneiden, tekoälyn ja kvanttitietokoneiden yhdistelmä on todennäköisesti paras ratkaisu optimointiongelmiin tulevaisuudessa.

– Monissa ongelmissa on edelleen parempi käyttää klassisia menetelmiä, toteaa Charlotta Bengtson.