Полезные кванты: облачный квантовый симулятор Microsoft создаёт идеальное расписание для дальней космической связи

Компания Microsoft помогает создавать идеальное расписание для системы дальней космической связи (Deep Space Network, DSN) — сети разбросанных по всей Земле радиоантенн, через которые NASA общается с космическими аппаратами далеко-далеко в космосе. Чудо современной инженерии — космический телескоп «Джеймс Уэбб» — также будет работать через сеть DSN, что добавит сложности сеансам связи. Оказалось, с этим могут помочь квантовые компьютеры.

Deep Space Network. Источник изображения: The Register

По данным Microsoft, в каждый момент времени в поле зрения антенн может находиться несколько космических аппаратов, что приводит к нескольким сотням запросов на связь каждую неделю. Стоит задача оптимизации запросов, что решается теми или иными классическими способами оптимизации (метод Монте-Карло и другие). К сожалению, все эти расчеты довольно ресурсоёмкие, если использовать обычные суперкомпьютеры. Зато квантовые системы способны за счёт естественного представления случайных распределений предложить потенциально лучшие решения, что было подтверждено на практике.

В частности, классический суперкомпьютер тратил на составление расписания дальней космической связи два часа. Использование квантового симулятора в облаке Azure Quantum сократило время создания расписания до 16 минут и даже до 2 минут (после пользовательской оптимизации). Более того, квантовая система выдавала несколько графиков-кандидатов, что позволяло выбирать.

Система Microsoft Azure Quantum всё ещё находится в стадии опытной эксплуатации. Тем не менее, она уже на практике доказывает свою ценность, которая будет только увеличиваться по мере ознакомления с ней учёными и энтузиастами квантовых вычислений.