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

Kvantové počítače

Dlouho jsem nepsal o Majorana qubitech. Tak nyní jedna novinka z QuTech. Výzkumníci z QuTech představili metodu pro vytváření Majoranovy částice v dvourozměrném prostředí kombinací supravodivých a polovodičových materiálů. Tyto částice jsou charakteristické topologickou ochranou, která je činí odolnými proti lokálním rušením, a díky tomu, například, mají potenciál pro delší uchování kvantové informace, pokud bychom je dokázali použít jako qubity. Metoda umožňuje systematické zkoumání Majoranových částic a nabízí možnosti pro jejich budoucí použití jako qubity.

Společnost Diraq dosáhla rekordní přesnosti ve vývoji kvantových počítačů, používajících existující polovodičovou infrastrukturu. Podařilo se jim dosáhnout 99,9% přesnosti při ovládání spinových qubitů (z kvantových teček) vyrobených pomocí CMOS technologie na standardních 300mm křemíkových waferech. Tím se v podstatě dotahuje na Intel. Navržené čipy pak bude letos vyrábět přední výrobce polovodičů GlobalFoundries na základě své technologie 22FDX®. Tyto čipy budou monoliticky integrovat křemíkové qubity se standardními tranzistory a cílí na zvýšení počtu qubitů na čipu na milion a více.

Kvantový software a algoritmy

Minulý týden jsem psal o Q-CTRL a jejich úspěšné demonstraci optimalizačního kvantového algoritmu QAOA. Q-CTRL vzal starší práci od D-Wave, kde demonstrovali QAOA na jejich kvantovém annealeru a stejnou práci pak 1) spustil s lepšími výsledky na kvantovém počítači (s jejich softwarem na optimalizaci kvantových algoritmů) a 2) stejný příklad spočítali i čistě klasicky, aby bylo opravdu možné porovnávat porovnatelné. To zdá se D-Wave dotklo (D-Wave pracuje na kvantových annealerech a je jednou z největších společností v oboru) a na sociálních sítí (LinkedIn) napsali článek, že jde o nesmysl a že co Q-CTRL si vymýšlí a mystifikuje. Na to reagoval prof Biercuk, CEO Q-CTRL, který je rovněž i vědeckou kapacitou v oboru že naopak článek D-Wave dezinpretuje jejich výsledky. Pravda je, že Q-CTRL ve svém článku představuje technické výsledky ale neinterpretuje – to je na čtenáři. Já toto rozsoudit nemohu, ale globálně je pravda, že kvantové annealery toho poslední dobou moc neukázaly a opravdu se zdá, že je univerzální kvantové počítače dohání. Což není dobré pro byznys D-Wave.

Kvantová bezpečnost

Americký národní bezpečnostní think tank MITRE doporučuje budoucí administrativě USA, aby dala větší důraz na kvantovou kybernetickou bezpečnost. Jako obvykle, upozorňují, že kvantové počítače budou schopné prolomit současné šifrovací metody používané pro ochranu dat vládních a soukromých sektorů. MITRE navrhuje přechod na post-kvantové šifrování (PQC). Vlastně obsahově nic nového. Avšak u politiků musíte to opakovat stále dokola a za druhé MITRE je v oblasti kyberbezpečnosti těžká váha. Jejich report najdete zde.

Kvantové technologie

Ve Fermilabu v USA spouštějí zajímavý experiment. Postavili zde dvě zařízení pro testování kvantových senzorů QUIET and LOUD. Rozdíl mezi nimi je, že LOUD je umístěn na zemském povrchu zatímco QUIET je umístěn zhruba 100 metrů pod zemským povrchem. A právě těch 100 m by mělo významně odstínit kosmické záření (kromě neutrin samozřejmě, ale ty interagují extrémně slabě). Takže cíl je jasný a to porovnat vliv kosmického záření na kvantové senzory tím, že porovnají dvě měření – s a téměř bez kosmického záření. To pak lze aplikovat pro přesnější simulace ale i stínění apod. Již dnes víme, že kosmické záření malou roli v případě supravodivých qubitů. Ta role je malá, ale jakmile vylepšíme ostatní parametry, tak role kosmického záření poroste. Pak jsou tu i možné aplikace na detekci temné hmoty apod.

Kvantový byznys, investice a politika

OSN odsouhlasila, že rok 2025 bude Mezinárodní rok kvantové vědy a techniky. Jednou z hlavních motivací je, že kvantové technologie mohou pomoci naplnit cíle udržitelného rozvoje. Může být, vždy záleží jak danou technologii používáte. Na druhou stranu poslední dobou vnímám výkřiky jak kvantové technologie vylepší sledování lidských práv, pomoví bojovat s klimatem apod. A zpravidla bez nějakého podložení a já bych byl trochu více opatrný a skeptičtější. Hodně se zabývám vojenským využitím kvantových technologií a ačkoliv to spousta lidí bere jako hotovou věc, tak ono to to zase až tak jednoduché není. Nicméně minimálně se můžeme těšit příští rok na větší množství edukativních akcí v oblasti kvantových věd a technologií, což je jedině plus.

Prvního kvantového počítače se možná i brzo dočká jihoamerický kontinent. Konkrétně brazilská výzkumná instituce Venturus se dohodla s QuEra na partnerství a případném postavení kvantového počítače na bázi neutrálních atomů v Brazílii.

Zajímavá fotka z LinkedIn vice-premiéra Bartoše z jeho návštěvy USA představující Quantum Innovation Center in the Czech Republic. Přiznám se, že jsem o takovém centru nikdy neslyšel a nemám žádné informace o tom. Protože to prezentuje pan Kavalíř (český kvantový zmocněnec), tak to třeba může být součástí české národní kvantové strategie, ale také to může být na tom nezávislé. Když se pustím do čisté spekulace, tak to vcelku dává smysl. Také to vypadá na čistě akademický byznys. ČVUT, UPOL, VUT, VŠB-TUO, UNOB i AV pracují na kvantových věcech, občas i přímo na aplikovaných technologií. Je tam ZČU, což je domácí půda českého zmocněnce a pracují tam na kvantových/nano-materiálech. Je tam i MatFyz, zde se přiznám že nevím o ničem opravdu aplikovaném, ale třeba někdo mě doplní v komentářích. Možná mi tu chybí CESNET, který dělá jak senzory, tak bych řekl že jsou v ČR ti nejzkušenější v oblasti kvantové distribuce klíče (nejen, že mají koupené komerční QKD, ale staví si v laboratoři i vlastní) a navíc jsou součástí velkého evropského projektu SEQRET podobně jako je VŠB-TUO skrze IT4Innovation zapojené ro EuroHPC JU. No, ale konec spekulací, nech se překvapit o co půjde. Jen je škoda, že se to už prezentuje v USA a tady o tom nic nevíme.