Singapore undersöker hur kvantdatorer kan planera militära uppdrag

Ingenjörer från DIS, SAF:s Digital and Intelligence Service, och DSTA ska arbeta direkt med IBM:s specialister för att utveckla och utvärdera metoder för kvantoptimering mot ett representativt planeringsproblem. Det praktiska arbetet är viktigt: målet är inte bara att mäta en algoritms prestanda, utan också att bygga upp kunskap om hur verkliga problem formuleras för kvantdatorer.

Varför just optimering?

Logistik- och schemaläggningsproblem blir snabbt svåra när antalet fordon, destinationer, tidsgränser och andra villkor ökar. Det räcker inte att hitta en plan som fungerar. Planen måste helst också vara snabb, bränslesnål, kapacitetsmässigt genomförbar och så lite utsatt för risk som möjligt.

Det är denna kombinatoriska komplexitet som gör kvantoptimering intressant. Kvantalgoritmer kan möjligen bli användbara för vissa problem där många beroenden måste vägas mot varandra. Liknande resonemang ligger bakom intresset för tekniken inom bland annat finansiell riskmodellering, prissättning av derivat och andra beräkningstunga optimeringsuppgifter.

Men det betyder inte att en kvantdator automatiskt prövar alla tänkbara rutter och levererar det perfekta svaret. Dagens kvantprocessorer är begränsade och känsliga för fel. För att en verklig fördel ska kunna hävdas krävs jämförbara och reproducerbara tester mot avancerade klassiska optimeringsmetoder. På kort sikt är det därför mer sannolikt att klassiska och kvantbaserade system används tillsammans än att de senare ersätter de förra.

Kompetens är en central del av satsningen

IBM-samarbetet ger Singapores försvarsingenjörer tillgång till kvantresurser i molnet och stöd från specialister, samtidigt som de lär sig att anpassa verkliga problem till kvantbaserad hårdvara. Det kan lägga grunden för den programvaru-, data- och utvärderingskompetens som behövs om tekniken blir mer mogen längre fram.

Singapore bygger samtidigt upp kvantkompetens även utanför försvarssektorn. Forskare och företag undersöker möjliga användningar inom hamnlogistik och bankverksamhet, bland annat beslut om hur containrar ska staplas, bedrägeridetektering, datasäkerhet och prissättning av derivat. Det rör sig fortfarande om forskning och experiment – inte om att kvantdatorer redan har trängt undan klassiska metoder i Singapore.

Kvantteknik är också ett cybersäkerhetshot

Kvanttekniken är relevant för nationell säkerhet av ytterligare ett skäl. En tillräckligt kraftfull framtida kvantdator skulle kunna hota delar av den publika nyckelkryptografi som i dag skyddar kommunikation och data. Förberedelserna behöver därför börja innan storskaliga kvantdatorer finns tillgängliga.

Singapores finansinspektion, Monetary Authority of Singapore (MAS), har sagt att finansinstitut ska uppnå så kallad kvantresiliens före decenniets slut. Det speglar behovet av att i god tid planera övergången till skydd som står emot framtida kvantbaserade angrepp.

Det viktiga blir vad som händer härnäst

Den avgörande milstolpen blir inte att en kvantprocessor kan köra ett litet optimeringsexempel. Det som måste visas är att en kvantbaserad eller hybrid lösning kan hantera ett realistiskt planeringsproblem med tillräcklig kvalitet, hastighet, tillförlitlighet och säkerhet – och dessutom ge bättre resultat än det bästa tillgängliga klassiska alternativet.

För Singapore är det omedelbara värdet därför en kontrollerad och praktisk prövning. Landet identifierar försvarsproblem där kvantmetoder kan vara användbara, testar tekniken medan den fortfarande är omogen och utbildar specialister som kan bedöma resultaten. Den långsiktiga nyttan är fortfarande osäker, men samarbetet gör det möjligt att förbereda sig utan att påstå att kvantfördelen redan är här.