Přinášíme vám týdenní přehled ze světa kvantových počítačů, software, algoritmů, sítí, kryptografie a technologií včetně kvantového byznysu a investic.

Kvantovky v Čechách

Na seznamzpravy.cz vyšel rozhovor s ministryní pro vědu a výzkum Langšádlovou. Z rozhovoru plyne několik zajímavých a tedy veřejných informací. Jednou z nich je, že ministryně v USA jednala o možné spolupráci v oblasti kvantových technologiích (USA poslední dobou uzavírají mnohá podobná partnerství na bázi jeden na jednoho, jak ostatně informujeme v našich novinkách). To by bylo více než fajn. Dále je tu informace o novém hubu IBM. IBM má v Evropě kvantový výzkum ve Švýcarsku, ale to není v EU. A mimo jiné pro to plánuje vytvořit nový kvantový hub v EU. A k tomuto účelu IBM vede jednání s jednotlivými zeměmi. V ČR by se IBM líbilo, ale chybí jím nějaká větší podpora ze strany státu. A to se dostáváme ke třetí novince. Připravuje se česká národní kvantová strategie. Nicméně, veřejně (kdo to píše, kdo je zapojen, jaký je cíl, atd.) o tom více informací není. Ale v jenom má pravdu, čeští vědci nejsou moc odvážní jít do nějakého rizika a vytvořit (kvantový) byznys, tak jak je zvykem na západě. Jen aby výsledkem strategie nebyla situace, že někdo začne dělat kvantové technologie jen pro to, že dostal dotace. To by byla škoda. V zahraničí jdou do toho sami, dělají to pro to, že tam vidí potenciál a byznys.

Kvantové počítače

IBM oznámilo, že v Evropě postaví své druhé kvantové výpočetní centrum. IBM sice už instalovalo pár kousků různě po světě, ale ty jsou většinou pro potřeby daných partnerů. Pokud si vy pustíte job v rámci IBM Quantum, tak ten poběží v datacentru ve státě New York. Avšak s rostoucím počtem zákazníků z Evropy to začíná být větší problém, hlavně legislativní, kvůli větší ochraně dat hlavně ze strany EU (tzv. Data Sovereignity). Takže se IBM rozhodlo vybudovat své druhé kvantové datacentrum v Evropě, konkrétně v městě Ehningen v Německu. Funkční by mělo být v průběhu roku 2024.

Kvantové datacentrum IBM v EU však neznamená, že automaticky joby EU uživatelů poběží jen v EU. Ve skutečnosti budou obě datacentra provázaná. IBM k tomuto účelu vyvíjí vlastní „multikanálový plánovač“, který optimálně využije obě datacentra. Více detailů popisují na svém blogu.

Máme tu na trhu nový startup QC Design, který byla založen v roce 2021. QC Design dal dohromady tým zhruba 10 špičkových expertů z oblasti kvantových počítačů a vytvořili proprietární návrhy architektur pro kvantové počítače odolné vůči kvantovým chybám a to konkrétně pro spinové a fotonické qubity. Jejich cílem není kvantové počítače vyrábět, ale licencovat tuto architekturu. Za vzor tu mají ARM. Zároveň vydali i open-source knihovnu plaquette, která obsahuje řadu kódů pro korekci kvantových chyb, harwarových modelů apod.

Kvantový software a algoritmy

Boson sampling je zajímavý matematický výpočetní problém (fyzikálně tento problém popisuje jisté chování fotonů), kde kvantové počítače mají navrch, jak experimentálně demonstrovali číňani. Tedy je to jeden z případů, kde již dnes tento problém se spočítá rychleji na kvantovém než klasickém počítači. Avšak, nutno říci, že dosud tento typ výpočtů nenalezl opravdové využití. Tak proč něco naopak nevymyslet na míru tomuto problému? Zde vědci přišli s návrhem, že by to mohl být klíčový výpočetní problém pro blockchain. Velmi zajímavý pohled. Jedna z hlavních prezentovaných výhod je velmi malá spotřeba v porovnání s tím co spálí bitcoin a podobní. Za redakci ještě doplníme, že by to vedlo k zásadnímu přeskupení sil, neboť takový kvantový počítač by jen tak dostupný jako grafiky nebyl.

A máme tu praktickou ukázku, že jsme blízko další kvantové výhodě. Zde si představme, že máme řetězec 26 bitů. A cílem je uhodnout je. Klasický počítač by potřeboval zhruba 33 milionů pokusů. Ideální kvantový počítač v principu jeden (tzv. Bernstein-Vazirani algoritmus). Ale my nemáme ideální kvantový počítač. Ve skutečnosti tam bude spousta kvantových chyb, které je potřeba ošetřit. V tomto případě vědci z University of Southern California použili tzv. metodu dynamical decoupling. Po roce experimentování se jím podařilo sestavit funkční kód. Výsledkem není kvantový algoritmus rychlejší než klasické počítače v absolutním čase, ale důkaz, že s rostoucí komplexností časová náročnost pro kvantový algoritmus roste pomaleji než pro klasický. Tedy výhoda v (snad blízké) budoucnosti.

National Academies vydalo obsáhlejší report, který popisuje oblast chemie a kvantové informatiky, tedy zkoumá příslib použití chemie k překonání současných limitů kvantových počítačů a jak kvantové počítače můžou řešit problémy v chemii.

Quantum Brilliance vydalo jejich SDK Qristal pro širokou veřejnost. Qristal je určení pro návrh a vývoj aplikací pro kvantové počítače na bázi NV center.

Kvantové sítě

Toshiba společně s operátorem Orange otestovali použití QKD společně s klasickými daty v jednom vlákně. Konkrétně řešení je postavení na rozdílné vlnové délce, kdy klasická data používají 1550 nm a QKD 1310 nm a nedochází pak k interferenci mezi sebou. Reálně to pak používá ještě další metody k maximálnímu rozlišení QKD signálu. Avšak výsledek je více než nadějný, kde QKD koexistovalo s dalšími 60 kanály každý s kapacitou 100Gb/s. Takováto kombinace by mohla značně snížit náklady na implementaci QKD a není potřeba tahat speciální tmavá vlákna, což byl častý případ.

Kvantové technologie

Společnost Infleqtion (ColdQuanta) a University Colorado oznámili pokrok v oblasti kvantového akcelerometru (důležitý senzor pro inerciální navigaci) který kombinuje kvantový senzor se strojovým učením. Navíc výsledný senzor je 10 000krát menší než současné akcelerometry, dále je 10-100 více odolný vůči otřesům v porovnání s ostatními senzory na bázi neutrálních atomů. Samotný senzor funguje na bázi atomového interferometru. Bohužel již neposkytli konkrétní čísla o jak moc přesnější akcelerometr jde v porovnání se současnými nejlepšími.

Podobně svůj akcelerometr otestovali již v reálném prostředí vědci z Imperial College London ve spolupráci s Qinetiq a Royal Navy. Test byl označen jako úspěšný a to navíc v reálných podmínkách. Avšak konkrétní parametry či výkon jsou tajné, takže to nelze nezávisle posoudit.

Kvantový byznys, investice, granty

Kvantová strategie Spojených států známá pod jménem National Quantum Initiative (NQI) již běží od roku 2018 z původním finančním plánem na deset let. Nyní skupina poradců zanalyzovala současný stav a publikovala své nálezy a doporučení. Mezi nimi je: doporučení o rozšíření a prodloužení NQI. NQI by mělo více podporovat základní výzkum. Větší finanční podpora konsorciím, která jsou vedena soukromým podnikem a jejich cílem je integrace kvantových technologií do společnosti. Je potřeba dbát na ochranu kvantových technologií. Lepší zabezpečení dodavatelských řetězců. Větší podpora lákání a zaměstnávání talentů ze zahraničí.

Haiqu je nový startup, který prošel inkubátorem Creative Destruction Lab nyní oznámil pre-seed invetice za 4M USD. Haiqu je kvantově-softwarová společnost, která pracuje na softwarové vrstvě nezávislé na hardwaru pro současné nedokonalé kvantové procesory s cílem je učinit užitečnými co nejdříve i s omezeným počtem qubitů a velkou chybovostí. Jedná se o kombinaci pokročilých kvantových znalostí, využití AI i výkonných klasických výpočtů.