Публикуем реальные кейсы компаний в областях, где квантовые технологии уже готовы к внедрению.

Exxon Mobil разрабатывает алгоритмы оптимизации транспортных маршрутов на квантовом компьютере IBM.
Рынок морских перевозок - $14 трлн, 50 000 судов, каждое перевозит до 25 000 контейнеров.

Общее количество возможных маршрутов для всех контейнеров – примерно 10 в 12й степени (чуть больше, чем атомов во Вселенной 😂). Задача поиска оптимального маршрута решается традиционными компьютерами в упрощенном виде (вспомним автомобильные навигаторы), но квантовый компьютер способен решить ее полноценно в разумный срок.

ExxonMobil использует квантовые вариационные алгоритмы, которые уже опробованы в финансах и химии. Результат – рекомендации по оптимальной последовательности перемещений между портами и точками погрузки-разгрузки.

Алгоритм еще тестируется, но научные статьи уже опубликованы, патенты в процессе регистрации, а значит, внедрение не заставит себя ждать.

Кстати, IBM и еще несколько компаний предоставляют удаленный доступ к квантовым симуляторам и реальным компьютерам. Напишите нам, если у вас есть похожая задача.

Квантовая связь и квантовая криптография (тесно связанные понятия) являются абсолютно надежными, недоступными для взлома, причем эта надежность математически доказуема. В их основе лежит технология квантового распределения ключей (QKD). Защита достигается благодаря тому, что любое внешнее вмешательство (попытка прослушать канал, по которому передается ключ) приведет к необратимому изменению передаваемой информации и будет мгновенно замечено.

Лидером в этой области является Китай, где начиная с 2016 г. построена первая в мире интегрированная сеть квантовых коммуникаций, включающая 4 600 км наземных каналов (на базе оптоволокна), две станции спутниковой связи и спутник Micius. К сети уже подключены более 150 китайских организаций, среди которых гос. учреждения, в т.ч. порталы электронного правительства, а также частные банки и электросетевые компании, которые активно пользуются новым сервисом, несмотря на относительно низкую скорость генерации ключей – около 48 Кбит/с.

За 5 лет существования проекта удалось в 40 раз увеличить скорость и примерно в 10 раз – дальность передачи данных. На подходе – запуск совместных международных проектов с участием Австрии, Италии, Канады и России💪. А вам требуется защита передаваемых по сети данных😉?

Все уже слышали про новый смартфон Samsung Galaxy A71 5G с квантовым чипом для генерации истинно случайных чисел. В чем суть? Традиционные алгоритмы генерации случайных чисел, используемые в т.ч. при создании ключей шифрования, позволяют генерировать т.н. псевдослучайные числа.

Для работы такого алгоритма необходимо задать начальную последовательность чисел (к примеру, 12321), из которой алгоритм генерирует условно случайную последовательность большей длины. С этим алгоритмом есть несколько проблем: (1) Кто задает начальную последовательность? (например, для этого может использоваться значение времени в момент запуска алгоритма). (2)
Выдаваемая алгоритмом последовательность после определенной длины начинает повторяться. (3) Последовательность коррелированна с начальными значениями. Все эти проблемы сглаживаются с помощью разных ухищрений, но все равно остается возможность “угадать” следующее число, а значит - подобрать ключ.

Так вот, чип IDQ250C2 производства ID Quantique использует принципиально другой метод - источником случайной последовательности служит шум на сенсоре камеры смартфона, фиксируемый при попадании на него света. Сам чип только обрабатывает данные о шуме, превращая их в случайную последовательность. Да, это тоже квантовые технологии, хоть и в опосредованном виде.

Куда еще можно поставить такой чип, кроме смартфона? В любые оконечные устройства, в т.ч. IoT, где требуется аутентификация и шифрование чувствительной информации.

Группа индийских исследователей рассчитала оптимальную модель локдауна для пяти крупнейших индийских городов с использованием адиабатического компьютера D-Wave. Алгоритм квадратичной бинарной оптимизации (QUBO), примененный к расширенной недетерминированной модели распространения эпидемии (SEIRD) показал лучшие результаты по сравнению с классическим алгоритмом.

Модель была рассчитана на 100 дней и предполагала максимальныую гибкость: дни локдауна и открытые дни могли чередоваться как внутри одного города, так и между городами. Целью была минимизация числа смертей, падения ВВП и максимальная экономия больничных коек.

В результате квантовый алгоритм предложил более жесткий сценарий локдауна (города были закрыты 80% времени против 75% у классического алгоритма), однако позволил добиться улучшений одновременно по всем целевым параметрам (см. графики).

Стоит отметить, что эта работа проводилась, когда штамм дельта еще не появился. Тем не менее, результаты выглядят весьма перспективно.