Komputer kwantowy a wojna. USA kontra Chiny w kwantowym wyścigu. Pekin stawia komputery kwantowe (sztuczna inteligencja, kryptologia). Pentagon w tyle. Czym jest komputer kwantowy?

Te komputery mogą sparaliżować przeciwnika. Wojna w Ukrainie stoi pod znakiem dronów – ich potencjał militarny jest obecnie nie do przecenienia – ale przyszłość należy do komputerów kwantowych. Ich możliwości obliczeniowe sprawiają, że można będzie dzięki nim błyskawicznie złamać dowolny szyfr, uzyskać dostęp do systemów uzbrojenia wroga i go sparaliżować. Zintegrowane ze sztuczną inteligencją zdają się być narzędziem do kontroli nad światem. Zrozumieli to Chińczycy. Pentagon najwyraźniej zostaje w tyle. Człowiek ma tę nieładną cechę, że wszystko, co w swoim geniuszu wymyśli, w pierwszej kolejności będzie chciał wykorzystać przeciwko bliźniemu swemu. Cały postęp technologiczny, całe dobre jest wrogiem lepszego to wyścig, kto szybciej zada krzywdę sąsiadowi lub obroni się jego podstępnymi knowaniami.

Wytop żelaza, które zrewolucjonizowało rolnictwo , dając człowiekowi możliwość łatwiejszej produkcji żywności, był potrzebny przede wszystkim, żeby stworzyć broń, które lepiej radziła sobie z brązową bronią przeciwnika. Rozszczepienie atomu i wspaniały potencjał energetyki jądrowej pozostają w cieniu groźby nuklearnej zagłady.

Kwestią czasu było wykorzystanie teorii mechaniki kwantowej przez wojskowych . Trzeba przyznać, że zajęło im to długie lata. Podwaliny pod fizykę kwantową Max Planck kładł już w 1900 roku. W kilka lat po nim swoje teorie przedstawiali między innymi Albert Einstein czy Niels Bohr. Zwrócili uwagę, że odkrywanie właściwości cząstek elementarnych podważa klasyczną fizykę.

Dopasowanie tego do spraw militarnych proste nie było. Nie to, żeby wojskowi nie docenili potencjału, po prostu między teoriami a możliwością wyeliminowania jak największej masy ludzkiej wroga stały przeszkody technologiczne. Nie można tak po prostu rzucić w przeciwnika kwantami i liczyć, że zginie.

Komputer kwantowy

Dopiero teraz zaczynamy wcielać w życie teorie sprzed ponad 120 lat w praktyce. Jednym z najciekawszych wynalazków jest komputer kwantowy, który wykorzystuje zasady mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji. Ma ogromny potencjał w warunkach pokojowych, ale jego wykorzystanie militarne musi budzić przerażenie.

Jak działa i jakie ma możliwości? Nie operuje na bitach 0,1 jak klasyczny komputer, tylko kubitach, które mogą jednocześnie przyjmować różne stany dzięki zjawisku superpozycji. Kubity mogą znajdować się w wielu stanach jednocześnie, dzięki czemu komputer może w tym samym czasie wykonywać wiele skomplikowanych obliczeń.

Kolejny przydatny mechanizm to splątanie kwantowe. W uproszczeniu dwa kubity mogą być „splątane”, czyli stan jednego natychmiast wpływa na stan drugiego, niezależnie od odległości między nimi. To również znacznie zwiększa moc obliczeniową komputera. Specjalne algorytmy kwantowe mogą w ułamku sekundy wykonać zadania, które zajęłyby tradycyjnym superkomputerom miliardy lat .

Jedynym ograniczeniem jest mechanizm tak zwanej dekoherencji, zgodnie z którym delikatne stany kwantowe ulegają zakłóceniu przez otoczenie, co wpływa na stabilność działania czy dokładność obliczeń. Właśnie dekoherencja sprawia, że komputer kwantowy wymaga zaawansowanych systemów chłodzenia – do tego jeszcze wrócimy – i precyzyjnej manipulacji.

Meteorologia, rolnictwo, chemia

W warunkach pokojowych komputer kwantowy może pomóc w przewidywaniu pogody i modelach meteorologicznych, co jest kluczowe dla rolnictwa. Może też zrewolucjonizować tworzenie nowych leków. Ma również potencjał w logistyce, planowaniu produkcji czy zarządzaniu zasobami znacznie sprawniej niż zwykły komputer. Wreszcie sztuczna inteligencja – w tej branży, która ostatnio przeżywa rewolucję, trudno wyobrazić sobie granicę.

Dla wojskowych liczy się jednak przede wszystkim jego szybkość w łamaniu szyfrów. Kryptografia od zarania dziejów miała ogromne znaczenie podczas wojny. Kto pozna sekrety przeciwnika, jego słabości, możliwości, pozycję – ma przewagę i prostą drogę do zwycięstwa. Teoretycznie komputer kwantowy może w mniej niż mgnieniu oka złamać dowolny szyfr i pozwolić na przejęcie dostępu broni wroga. W połączeniu ze środowiskiem sztucznej inteligencji powstaje układ, o jakim nie śniło się pisarzom science fiction .

Można pokusić się o stwierdzenie, że obecny wyścig kwantowy jest co najmniej równie ważny jak wyścig jądrowy podczas zimne wojny. Na szczęście, podczas tamtego konfliktu najbardziej śmiercionośna broń nie została użyta, w przypadku komputerów kwantowych nie ma szczególnych przeszkód moralnych – jak przywódcy mieli je mieć. Można pokonać wroga w sposób bezkrwawy, zmusić go do poddania się .

Jak zatem wygląda postęp w technologii komputerów kwantowych? Trzeba przyznać, że w ostatnich latach jest ogromny. Ledwie w 1996 roku Amerykanie zbudowali pierwszy prototyp podstawowych elementów takiego urządzenia. Przełomem był 13 lutego 2007 roku, gdy kanadyjska firma D-Wave Systems zaprezentowała 128-kubitowy układ, nazywany pierwszym na świecie komputerem z rejestrem kwantowym, zaś 11 maja 2011 roku przedstawiła D-Wave One, „pierwszy na świecie dostępny komercyjnie komputer kwantowy”, działający na chipsecie 128-kubitowym z wykorzystaniem tak zwanego wyżarzania kwantowego.

Projekt Google i NASA

Potencjał tego typu maszyn pokazała firma Google. W październiku 2019 roku jej komputer Sycamore wykonał dla Google AI Quantum i NASA obliczenia około 3 miliony razy szybciej niż mógłby to zrobić Summit, powszechnie uważany za najszybszy w tym czasie komputer na świecie.

Nieco ponad rok później naukowcy z University of Science and Technology of China wdrożyli rodzaj próbkowania bozonów na 76 fotonach za pomocą fotonicznego komputera kwantowego Jiuzhang. Porachowali, że taki procesor kwantowy mógłby w ciągu 20 sekund wygenerować liczbę próbek, jaką współczesny superkomputer musiałby przetworzyć przez 600 milionów lat.

Widać zatem, w jakim kierunku zmierza nauka. Na szczęście Polska nie zostaje w tyle. Od ubiegłego roku mamy dwa komputery kwantowe – pięciokubitową Odrę 5 na Politechnice Wrocławskiej oraz 20-kubitwego PIASTa-Q w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym. Główne potęgi są jednak dwie – Chiny i Stany Zjednoczone, one też są najbardziej zainteresowane wykorzystaniem takiego sprzętu w rozgrywkach geopolitycznych.

Wygląda na to, że prym wiodą Chiny. Naukowcy wojskowi z tego kraju otwarcie przyznali, że pod kątem ewentualnego konfliktu zbrojnego jest obecnie testowanych ponad 10 cyberbroni opartych o kwantowe przetwarzanie informacji. Zwykle tego typu informacje są utajniane, ale w tym przypadku przekazały je oficjalne dzienniki „Science and Technology Daily” i „South China Morning Post”. Może to sugerować, że Pekin jest pewny swego oraz że chce postraszyć przeciwników – USA i Tajwan.

Cyberwojna kwantowa

Oficjalny przekaz jest taki, że Chińska Armia Ludowo-Wyzwoleńcza (PLA) testuje wczesne wersje narzędzi cyberwojny kwantowej podczas misji w warunkach bojowych . Nowe komputery pracują między innymi nad pozyskiwaniem cennych informacji wywiadowczych z publicznej cyberprzestrzeni, co ma ułatwić planowanie i prowadzenie przyszłych konfliktów.

Pracami kieruje laboratorium superkomputerów Narodowego Uniwersytetu Technologii Obronnych. Skupiają się ona na łączeniu technologii kwantowej, sztucznej inteligencji i przetwarzania w chmurze. Celem jest stworzenie systemu, które będzie mógł przetwarzać złożone dane w ciągu kilku sekund i ułatwiać podejmowanie decyzji w sprawie optymalnego wykorzystania sił czy skrócenia czasu między wykryciem zagrożenia, podjęciem decyzji, a następnie odpowiedzi.

Cytowany anonimowy oficer wskazał, że chodzi o „zaprojektowanie dobrej broni z myślą o formie kolejnej wojny”. Można z tego wysnuć wniosek, że cybernetyka kwantowa to dla Chin priorytet, gdyż pozwala ona na zdominowanie przeciwnika w zakresie przetwarzania danych, kluczowym podczas konfliktu.

Liu Wei zajmujący się badaniami dla Sił Wsparcia Informacyjnego PLA, powiedział, że zespół pracuje nad „nowymi modelami świadomości pola walki opartymi na cyberbezpieczeństwie”. Wskazał, że modele te mają na celu scalanie danych z różnych domen w celu uzyskania wyraźniejszego obrazu operacyjnego.

Obraz dla planistów wojskowych

Jeszcze trochę nowomowy, trudnej, ale wskazującej na jasny cel militarny. „SCMP” zachwala, że zespół „w pełni wykorzystuje zalety integracji systemu platformy usług publicznych i możliwości wsparcia we wszystkich domenach”. Takie podejście – argumentowano – łączy strumienie informacji, które wcześniej były obsługiwane oddzielnie, tworząc bardziej ujednolicony obraz dla planistów wojskowych.

Naukowcy wojskowi podnoszą też znaczenie kwantowych czujników i pozycjonowania. Są przekonani, że mogłyby usprawnić systemy obrony powietrznej poprzez wykrywanie samolotów wroga wykonanych w technologii stealth , czyli niewidzialnych dla radarów.

Z kolei kwantowe systemy pozycjonowania mają być rewolucją w tworzeniu wysoce precyzyjnych narzędzi nawigacyjnych, odpornych na zagłuszanie i próby przejęcia sygnału. Obecnie obserwujemy próby zakłócania nawigacji satelitarnej w wykonaniu Rosjan na Bałtyku w ramach wojny hybrydowej Władimira Putina . Stanowi to ogromne zagrożenie dla statków i samolotów, również ma więc kluczowe znaczenie.

Czytaj także: Cyberwojna nowej generacji. Chiny już testują różne rodzaje broni kwantowej

Zdaniem ekspertów systemy nawigacji oparte na zasadach kwantowych mogłyby funkcjonować nawet w przypadku zablokowania lub manipulacji sygnałami GPS. Stwarza to więc nie tylko możliwości operacyjne, ale także ochronne dla logistyki, łączności czy koordynacji na dużych obszarach.

„SCMP” informuje, że naukowcy współpracowali bezpośrednio z żołnierzami uczestniczącymi w misjach – można założyć, że podczas manewrów na wodach Cieśniny Tajwańskiej – aby lepiej zrozumieć rzeczywiste potrzeby operacyjne. „W przyszłości będziemy nadal utrzymywać bliską współpracę z wojskiem, aby lepiej mu służyć” – zapewnił Liu. Można się zastanawiać, czy chodzi o pomoc szeregowym żołnierzom, czy reżimowi.

„Musimy zwiększyć naszą świadomość potrzeb operacyjnych i zachować wrażliwość w korzystaniu z technologii” – argumentował starszy rangą pracownik działu obliczeń kwantowych i superkomputerów. Pewne jest, że dzięki tym technologiom opracowano nowe metody osłabiania możliwości przeciwnika i zasady prowadzenia działań wojennych .

Ani chybi Chińczycy wykazali ścisły związek komputerów kwantowych z rzeczywistym zastosowaniem wojskowym. Jak w takim razie z wyzwaniami płynącymi ze strony Pekinu czy potencjałem militarnych tej technologii radzą sobie Amerykanie?

Tu sprawy wydają się być bardziej skomplikowane. Można odnieść wrażenie, że administracja prezydenta Donalda Trumpa w kwantowym wyścigu zostaje w tyle. Na początku stycznia Generalny Inspektor Departamentu Wojny opublikował raport, z którego wynika, że Pentagon nie aktualizuje na bieżąco obrazu tego, jaką realną rolę w obronie narodowej mogłyby odegrać komputery kwantowe w najbliższej przyszłości.

Nakazy Kongresu

Podczas audytu badano, w jaki sposób Departament Wojny wdrożył nakazy Kongresu dotyczące planowania i koordynowania działań w zakresie wykorzystania komputerów kwantowych. Ustalono, że Pentagon nie aktualizował regularnie wymaganej prawnie listy problemów wojskowych, które mogłyby zostać rozwiązane przez komputery kwantowe dostępne w okresie do trzech lat .

Inspektorzy koncentrowali się na zgodności z postanowieniami Ustawy o autoryzacji wydatków na obronę narodową z 2019 i 2021 roku. Zobowiązują one Pentagon do koordynowania badań kwantowych i corocznego zgłaszania problemów nadających się do krótkoterminowych rozwiązań kwantowych. Nie oceniano zatem technicznej wartości konkretnych systemów kwantowych. Skupiono się na zarządzaniu – czy istniały procesy łączące rozwijającą się technologię z potrzebami militarnymi.

Inspektor Generalny ocenił, że nie ma pewności, czy obecna strategia inwestycji w technologie kwantowe jest zgodna z potrzebami operacyjnymi. Zdaniem ekspertów jest to też wyzwanie dla branży technologicznej, która widzi, że problemem są nie tylko kwestie techniczne, ale i dynamika instytucji.

Wniosek z raportu jest taki, że instytucje stworzone z myślą o dekadach realizacji programów zbrojeniowych mają trudności z interpretacją potencjału nowych technologii . Pentagon zgodził się z rekomendacjami zawartymi w audycie i zobowiązał do ustanowienia formalnych procedur corocznych aktualizacji, obejmujących ujednolicone sprawozdania i wewnętrzne wskaźniki służące do śledzenia postępów.

Zakusy Trumpa na Grenlandię

Tu też jest sporo nowomowy, ale wydaje, że amerykański resort obrony docenił znaczenie drugiego miejsca w wyścigu kwantowym. Można pokusić się o tezę, że rozumie je także prezydent Trump. Być może jego zakusy na Grenlandię nie wynikają jedynie z chęci zawładnięcia surowcami, które kryje ta wyspa i otaczające ją wody.

Z pewnością między bajki można też schować tezy o przymiarkach Rosji, a tym bardziej Chin, do zajęcia tego skrawka ziemi czy palącej potrzebie ochronie rdzennej ludności, nękanej od dekad przez Duńczyków. Grenlandia ze swoimi niskimi temperaturami i odległością od Rosji – większą niż w przypadku Alaski – jest idealnym miejscem do instalowania komputerów kwantowych i zagwarantowania im niezbędnego chłodzenia.

Wspomniana Rosja w tym wyścigu się nie liczy i w dalszej perspektywie jest skazana na porażkę. Reżim Władimira Putina jest w tyle w wyścigu kwantowym, musi inwestować w broń konwencjonalną, bo taka jest potrzeba bezmyślnie wywołanej agresywnej wojny w Ukrainie. Symbolem rosyjskich nowoczesnych technologii opartych na sztucznej inteligencji jest zaprezentowany kilka miesięcy temu robot, który podczas pokazu chwiał się jak porządny Rosjanin po wypłacie, a potem wyłożył jak długi .

Nie można jednoznacznie wnioskować, że Trump nagle zaczął doceniać potencjał komputerów kwantowych w kontekście rywalizacji z Chinami. Najpewniej skupia się na wyścigu o dostęp surowce – wenezuelską ropę wygrał, przymiarki do metali ziem rzadkich trwają – oraz rywalizacji ekonomicznej. W Waszyngtonie zdają sobie jednak sprawę, że przyszłością konfliktów są komputery kwantowe zasilające sztuczną inteligencję. Na nich muszą skupić się Amerykanie, inaczej przegrają z Chinami.

Czytaj również : Czystka w chińskiej armii trwa. Kolejny czołowy generał objęty śledztwem