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

Kvantové počítače

Další zajímavý posun v oblasti korekce kvantových chyb přinesli vědci z jihokorejského KIST, kde představili korekční mechanismus pro fotonické kvantové počítače, který umožňuje mít funkční kvantové výpočty až se ztrátou 14% fotonů. Pro porovnání, asi největší hráč na tomto poli PsiQuantum pracuje s korekčním mechanismem, který umožňuje ztratit jen 2.7% fotonů a pak je zle.

Pro pokročilé, obsáhlejší výčet novinek v oblasti hardware pro kvantové počítače je k nalezení zde.

Oxford Ionics dosáhli nového rekordu v přesnosti čtení qubitů pomocí své nového protokolu, který využívá qubity z uvězněných iontů. Tato technologie dosahuje rekordně nízké chybovosti při vytváření počátečních a čtení kvantových stavů (99.9993%), což zvyšuje stabilitu a spolehlivost kvantových výpočtů. Klíčem k úspěchu je jejich pokročilá metoda řízení a čtení kvantových stavů pomocí mikrovlnné technologie, která eliminuje potřebu složitější optické manipulace.

S pokrokem v oblasti logických qubitů se pochlubil i Microsoft. Na těch pracuje na uvězněných iontech s Quantinuum. Jejich logický qubit je zhruba 11 až 22krát lepší než fyzický. To je hodně slušný výsledek. Oproti tomu je dva týdny stará zpráva od Google o jejich logickém qubitu, který byl jen dvakrát lepší než fyzický, méně zajímavá. Právě se dostáváme do éry, kdy logické qubity začínají být lepší než ty fyzické. Neméně zajímavé je, že nejen že logické qubity jsou lepší, ale spotřebovali na ně méně fyzických qubitů v porovnání s předchozími výsledky.

Dále Microsoft demonstroval i kompletní chemickou simulaci opět i za pomocí jednodušších (dva fyzické qubity na jeden logický) kvantových korekčních mechanismů. Poslední novinkou je oznámená spolupráce s Atom Computing, kde na 1180 fyzických qubitů chtějí nasadit qubitovou virtualizační technologii a korekce kvantových chyb od Microsoftu a vytvořit tak systém s 50 logickými qubity.

Quantinuum aktualizovalo svou roadmapu svých qubitů z uvězněných iontů. Dnes již mají H2 s 56 fyzickými qubity. Další generací bude Helios příští rok s 96 qubity. Poté další generací bude Sol, který představí zcela jinou architekturu, tzv. quantum charge-coupled device (QCCD) architecture. Zatímco nyní je architektura převážně lineární (1D) tak v budoucnu by již měla být 2D ve formě matic. Následně tyto základní matice se budou skládat dohromady do vetších celků. Zde již mluvíme o generaci Apollo okolo 2029, které se může dostat na 1000 qubitů.

IonQ dosáhlo 99,9% fidelity dvou-qubitových kvantových bran na báriové platformě díky pokročilé iontové pasti s báriovými ionty. Tento systém umožňuje využití hyperjemných přechodů, které jsou méně náchylné k environmentálnímu šumu než konvenční iontové platformy, jako jsou ytterbiové ionty. Báriová platforma navíc podporuje stabilnější a preciznější laserové řízení, což přispívá ke zlepšení přesnosti operací kvantových bran. Tento pokrok je zásadní pro vývoj jejich připravovaného systému IonQ Tempo.

Kvantový software a algoritmy

Vědci z University of Pisa vyvinuli nový kvantový algoritmus pro násobení matic. Vlastně spousta výpočtů kolem nás, včetně simulací, které jsou popsány složitými diferenciálními rovnicemi se často zjednodušují na rovnice lineární a problém se tedy redukuje na práci s maticemi. Na rozdíl od tradičních algoritmů násobení matic kvantový podprogram navržený v této studii kóduje maticový součin přímo do kvantového stavu, což znamená, že výsledek je uložen v samotném kvantovém systému a není třeba jej extrahovat krok za krokem. Jednou z klíčových praktických výhod této metody je, že umožňuje výpočet složitých matematických funkcí, jako je rozptyl nebo vlastní čísla, přímo z kvantového stavu. To má obrovské využití od strojového učení po fyzikální simulace.

IBM aktualizovalo Qiskit Serverless, což není nic jiného než cloudové work-flow řešení pro vaše kvantové výpočty. Qiskit také plánuje zavést nové „Qiskit Functions“, což slibuje další optimalizace a funkce pro vývoj kvantových algoritmů a aplikací.

Zdá se, že indický startup BQP provedl asi zatím největší simulovaný kvantový výpočet v oblasti dynamiky tekutin (tzv. CFD) pro tryskový motor, kde ukázali, že již jen s 30 logickými qubity lze dosáhnout výsledků vedoucích k vyšší přesnosti, efektivitě a nákladům než současné metody.

Kvantová bezpečnost

Tady je ukázka trochu až příliš alarmistického přístupu, hrozba pro blockchain od kvantových počítačů. Riziko tam nějaké je, ale zase to není až tak horké jako v případě klasické kryptografie.

Do post-kvantového šifrování (PQC) se naplno pustil i Microsoft, když oznámil integraci PQC do své knihovny SymCrypt. SymCrypt je základní kryptografická knihovna Microsoftu s otevřeným zdrojovým kódem. Konkrétně poslední verze obsahuje ML-KEM a XMSS (XMSS je již dříve standardizovaná hashovací algoritmus, který je také uvažován jako kvantově odolný).

Kvantový byznys, investice a granty

Kvantové generátory náhodných čísel (QRNG) by měli dosáhnout na ziscích necelých 126 milionů USD a očekávaným růstem až na 1.4 miliardy USD v 2029.

Americké ministerstvo pro energetiku (DOE) rozdá 65 milionů USD do 38 kvantových projektů na 5 let.

Quantum Source v Serii A získalo 50 milionů USD na další vývoj fotonického kvantového počítače.