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

Kvantová fyzika

Vědci demonstrovali nový typ supravodivosti nazvaný „typ III“, který zahrnuje supravodivé ostrovy oddělené nesupravodivými oblastmi, což vede k jedinečným magnetickým a elektrickým vlastnostem. Tento průlom byl popsán pomocí topologické kalibrační teorie a ukazuje, jak se supravodivost chová za vysokých magnetických polí bez přerušení Cooperových párů. Tento objev má potenciál umožnit vývoj bezztrátových supravodivých zařízení pro kvantové výpočty a další aplikace.

Kvantové počítače

Výzkumníci z Max Planck Institute of Quantum Optics dosáhli nového milníku, kdy jejich kvantový registr dosáhl kapacity 1200 neutrálních atomů, které byly udržovány v nepřetržitém provozu po více než hodinu. Klíčem k úspěchu bylo použití „dobíjecí zóny“, která každých 3,5 sekundy přidá do registru přibližně 130 atomů, čímž se minimalizují ztráty atomů. Tento krok přibližuje vývoj kvantových simulátorů a výpočetních systémů s velkými qubitovými poli.

Výzkumníci z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě demonstrovali škálovatelný fotonický přístup ke kvantovým výpočtům pomocí vysokodimenzionálního prostorového kódování, které generuje velké clustery stavů s více než devíti qubity při frekvenci 100 Hz. Tento přístup řeší problém exponenciálního poklesu detekčních pravděpodobností tím, že zakóduje více qubitů do každého fotonu. Díky okamžité zpětné vazbě mezi qubity v rámci jednoho fotonu se snižuje výpočetní čas, což je důležitý krok k rychlejším a odolnějším kvantovým počítačům.

Riverlane a Rigetti dosáhli prvního nízkolatenčního kvantového experimentu s korekcí kvantových chyb, který řeší problém akumulace chyb během výpočtů. Pomocí svého FPGA dekodéru integrovaného v supravodivém kvantovém procesoru prováděli 25 kol dekódování s 8 qubity a průměrnou latencí dekódování pod 1 mikrosekundu na kolo. Tato novinka může pomoci k udržení stabilních logických qubitů.

Kvantové algoritmy a software

Tady najdete pěkný úvod a přehled možností jak řešit diferenciální rovnice pomocí kvantových počítačů. Vědecky i technicky velmi zajímavá oblast, která je výpočetně typicky docela náročná. A v případě kvantových počítačů, zde jsou algoritmy, které by alespoň nějakou část výpočtu mohly zrychlit až exponenciálně. A je potřeba i připomenout, že je tu i pár startupů zaměřujících se právě jen na tuto oblast.

Pasqal a Qubit Pharmaceuticals využili kvantové procesory s neutrálními atomy pro simulaci chování molekul vody v prostředí proteinů. Pomocí kvantově-inspirovaných algoritmů, založených na Isingově modelu a kvantové adiabatické evoluci, řešili optimalizační problém umístění molekul vody v proteinových dutinách. Použitím hybridní kvantově-klasické metody s Bayesovskou optimalizací dosáhli vysoké přesnosti při předpovědích solventních struktur, což může být zásadní pro vývoj nových léčiv.

Výzkumníci z AWS představili svůj projekt AlphaRouter. Jedná se o kombinaci zpětnovazebného učení a Monte Carlo stromového vyhledávání pomocí kterého jsou schopni lépe optimalizovat kvantové obvody vedoucí k redukci až 20% SWAP bran. To rozhodně není málo. SWAP brány typicky použijete, když potřebujete provést dvou-qubitovou operaci nad dvěma qubity, ale ty nejsou u sebe, takže je k sobe musíte zpřeházet.

IBM představilo náhled svého AI asistenta pro kódování v Qiskit, který je dostupný uživatelům s prémiovým plánem IBM Quantum. Tento asistent je navržen k usnadnění generování Qiskit kódu a využívá velký jazykový model IBM Granite Code a platformu IBM watsonx AI. Nástroj je integrován s rozšířením Visual Studio a umožňuje uživatelům produktivněji vytvářet efektivní kód pro kvantové aplikace. V budoucnosti se očekává širší dostupnost.

Kvantová bezpečnost

Relativně populární NordVPN již také pomalu přechází na post-kvantové šifrování a v nové verzi pro Linux již podporuje šifrovací algoritmy schválené NIST.

LuxQuanta s dalšími QKD výrobci demonstrovali QKD síť používající QKD od různých výrobců. Jedná se o velmi důležitou ukázku a vlastně i téma. Dnes má každý dodavatel svůj vlastní přístup. A my samozřejmě nechceme, aby došlo k vendor lock-in, takže je důležité studovat, jak mohou různé QKD spolupracovat. Zde je pěkný příklad spolupráce na úrovni KMS mezi dvěma různými QKD.

Zase ta čínská propaganda. Významný časopis SCMP zveřejnil článek s názvem „Čínští vědci hackli vojenské šifrování na kvantovém počítači: článek“. Zní to děsivě? No, ani ne tak moc. Oni prostě používají D-Wave k provádění faktorizace prvočísel až na 50bitových velkých prvočíslech. To má k v současnosti používanému RSA-2048 daleko. Mimochodem, rekordem pro klasické počítače je faktorizace 829bitového čísla. Původně SCMP uvedl odkaz na článek, ale ten už nefunguje. Náhoda? To si nemyslím. Proto vše ihned ukládám do svého úložiště 😈.

Kvantový byznys, investice, politika

TreQ, britský startup, získal seed investici 5 milionů USD na vývoj své otevřené architektury pro kvantové počítače. Funguje to na principu, že v TreQ vytvořili síť malých společností, kde každá přispívá nějakou komponentou a v samotném TreQ to pak dávají dohromady a staví vlastní kvantový počítač.

Japonsko v následujících 5 letech bude investovat zhruba 60 milionů USD do kvantového šifrování.

Q-Ctrl, australský podnik, který je špička v optimalizaci kvantových systémů i algoritmů zatím dosáhl v rámci invetsičního kola Series B na 113 milionů USD. Na to, že se jedná primárně o softwarovou společnost, je to hodně velké ocenění. Ale zaslouží si to. V tom co dělají jsou opravdu světová špička.

Spojené království zveřejnilo přístup k regulaci kvantových technologií. Uznává obrovský potenciál těchto inovací a zároveň uznává, že jsou stále v rané fázi vývoje. Namísto spěšného zavádění rigidních regulací volí vláda diferencovaný přístup, který se zaměřuje na podporu odpovědných inovací, spolupráce a odvětvového regulačního modelu.