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

Kvantové počítače

Společnost Alice & Bob zveřejnila experimentální výsledky demonstrující mimořádně dlouhou průměrnou dobu mezi chybami typu bit-flip u svých cat qubitů. Bit-flip je jedním ze dvou hlavních typů chyb u qubitů. Na samostatném testovacím qubitu naměřila průměrnou dobu mezi událostmi typu bit-flip 44 minut, zatímco na 12qubitovém procesoru Helium 2 vykazovaly některé qubity stabilitu tři až čtyři hodiny. Cat qubity ukládají kvantovou informaci do speciálních bosonických stavů v supravodivých rezonátorech a jejich architektura je navržena tak, aby hardwarově potlačovala chyby typu bit-flip ještě před použitím kvantové korekce chyb. Tento přístup ovšem přináší kompromis v podobě vyšší citlivosti na chyby typu phase-flip. Během 61hodinového měření výzkumníci zaznamenali pouze 41 spontánních přeskoků mezi logickými stavy a současně ověřili, že qubit si zachovává kvantový charakter prostřednictvím měření parity a realizace jednoqubitových operací s fidelitou 94,2 %. Výsledek je zajímavý zejména ve světle nedávných odhadů zdrojů pro fault-tolerantní běh Shorova algoritmu publikovaných společností Alice & Bob, které předpokládají, že fyzické chyby typu bit-flip budou dostatečně vzácné na to, aby je bylo možné efektivně korigovat pomocí vnějších kódů pro korekci chyb. Nová měření poskytují experimentální potvrzení, že se reálný hardware začíná přibližovat parametrům, na nichž jsou tyto architektonické odhady založeny, i když klíčovou výzvou nadále zůstává zachování obdobných vlastností během dvouqubitových provázaných operací a plné logické korekce chyb.

Společnost Foxconn oznámila ambici stát se největším výrobcem kvantových počítačů na světě, avšak nikoliv prostřednictvím vývoje vlastních qubitových technologií, ale v roli smluvního výrobce pro firmy, které kvantový hardware navrhují. Předseda společnosti Young Liu přirovnal tento záměr k současnému postavení firmy v klasické elektronice, kde Foxconn vyrábí zařízení pro řadu technologických značek bez vlastnictví jejich klíčových produktových technologií. Podle Liua je kvantové počítání stále nejméně dva roky od širší komerční využitelnosti a tento odhad se podle něj týká celého odvětví, nikoliv pouze jedné společnosti.

Společnost Universal Quantum představila procesor iQPU (Integrated Quantum Processing Unit), novou generaci iontové architektury navrženou s důrazem na škálování pomocí standardních polovodičových výrobních postupů. Základní myšlenkou je integrovat nízkošumovou řídicí elektroniku přímo na čip a zmírnit tak problém s rostoucím množstvím kabeláže, optických cest a řídicích signálů, který omezuje rozšiřování současných iontových kvantových počítačů. Čip o aktivní ploše přes 400 mm² je vyráběn na komerčních výrobních linkách pro 200mm wafery a využívá architekturu QCCD (Quantum Charge-Coupled Device), ve které jsou ionty během výpočtu fyzicky přesouvány mezi různými oblastmi procesoru namísto toho, aby měl každý qubit trvale vyhrazenou sadu řídicích prvků. Pro další růst nad rámec jednoho procesoru firma vyvíjí technologii UQConnect, která má umožnit propojení více modulů iQPU do jednoho koherentně pracujícího systému. Nové procesory mají být nasazeny mimo jiné v rámci zakázky pro Německé středisko pro letectví a kosmonautiku (DLR), kde vznikají dva kvantové počítače určené pro výzkumné aplikace.

Společnost Quantinuum představila víceletou roadmapu platformy Quantinuum Nexus, která má postupně zjednodušit vývoj aplikací pro budoucí fault-tolerantní kvantové počítače. Místo toho, aby se vývojáři museli zabývat detaily fyzických qubitů, korekce chyb nebo specifiky jednotlivých procesorů, má Nexus stále větší část těchto úloh automatizovat. Platforma má zajistit automatické kódování do kódů pro korekci chyb, diagnostiku chyb během výpočtu, optimalizaci běhu algoritmů a později také koordinaci mezi kvantovými procesory, klasickými superpočítači a cloudovou infrastrukturou. Roadmapa je navázána na plánovaný vývoj hardwaru Quantinuum, od současných systémů Helios přes generaci Sol až po fault-tolerantní procesor Apollo očekávaný v roce 2029. Součástí ekosystému jsou nástroje jako Guppy FT, TKET nebo emulační prostředí Selene, které mají umožnit testování algoritmů ještě před jejich spuštěním na reálném hardwaru.

Kvantový software a algoritmy

A ještě jednou Universal Quantum: společnost představila nový způsob zpracování chyb v kvantových počítačích, který by mohl usnadnit využití rychlých logických operací v budoucích fault-tolerantních systémech. Při složitějších kvantových výpočtech totiž chyby často nevznikají izolovaně, ale mohou se šířit mezi více částmi výpočtu současně, což výrazně komplikuje jejich identifikaci a opravu. Nová metoda nazvaná Iterative Redecode Scheme přistupuje k problému postupně, opakovaně zpřesňuje odhad vzniklých chyb a tím zvyšuje pravděpodobnost jejich správné opravy. V simulacích dosahovala výrazně nižší logické chybovosti než několik dosavadních přístupů, zejména u výpočtů využívajících rychlé transverzální operace.

Společnost FirstQFM oznámila výsledky testu svého systému založeného na quantum reservoir computing (QRC), který běžel na kvantovém procesoru Rigetti Computing a byl porovnán s několika moderními klasickými metodami pro předpovídání finančních časových řad. V experimentu zahrnujícím 43 anonymizovaných finančních aktiv a 600 testovacích období dosáhl kvantový systém směrové přesnosti 52,02 % a podle autorů překonal všechny porovnávané klasické modely, včetně základních (foundation) modelů pro časové řady jako Chronos-2 od Amazonu nebo Granite TTM-R2 od IBM. Zajímavé je, že rozdíl nebyl hodnocen pouze podle přesnosti předpovědí, ale také pomocí investičních ukazatelů, například kumulativního zisku portfolia nebo Sharpeho poměru. Kvantový model podle zveřejněných výsledků dosáhl více než dvojnásobného hrubého výnosu oproti nejsilnějšímu klasickému benchmarku. Přesto je vhodné zachovat určitou opatrnost při interpretaci výsledků. Test pracoval s anonymizovanými daty poskytnutými společností SW7 Group a výsledky zatím pocházejí především od samotných autorů technologie.

Kvantová bezpečnost

IBM uvedlo na trh sjednocenou platformu IBM Quantum Safe, která má organizacím pomoci s přechodem na postkvantovou kryptografii (PQC) v souladu s nově zveřejněnými migračními doporučeními NIST. Platforma kombinuje několik nástrojů zaměřených na různé fáze migrace: Quantum Safe Explorer analyzuje zdrojové kódy a vytváří tzv. Cryptography Bill of Materials (CBOM), Quantum Safe Cryptography Manager mapuje kryptografické mechanismy napříč servery, sítěmi a cloudovou infrastrukturou a Quantum Safe Proxy umožňuje provozovat kvantově odolné komunikační protokoly i mezi systémy, které ještě nebyly kompletně upraveny.

Kvantový byznys, investice a politika

Německý startup Quint Computing, který vznikl jako spin-off z FAU Erlangen-Nürnberg, získal seed investici ve výši 9,1 milionu eur doplněnou grantem European Innovation Council (EIC) Pathfinder ve výši 2,2 milionu eur. Firma vyvíjí supravodivou kvantovou architekturu, která se snaží řešit problém korekce chyb neobvyklým způsobem: místo spoléhání na stále rozsáhlejší kódy pro korekci chyb chce část chyb potlačovat již na úrovni samotného hardwaru pomocí průběžné elektrické stabilizace kvantových obvodů.

Čínská společnost CQMTEK získala v investičním kole pre-Series B více než 100 milionů jüanů (přibližně 15 milionů dolarů) na rozšíření výroby a komercializace svých kvantových měřicích technologií. CQMTEK se zaměřuje na oblast kvantového měření a časových standardů. Její portfolio zahrnuje čipové atomové hodiny, frekvenčně stabilizované lasery, atomové magnetometry a další systémy pro přesné měření času, frekvence a magnetického pole.

Společnost Horizon Quantum Holdings oznámila záměr převzít singapurskou firmu Entropica Labs Pte. Ltd. v transakci oceněné přibližně na 27 milionů dolarů. Zajímavé je, že nejde o spojení výrobců kvantového hardwaru, ale dvou softwarově orientovaných firem zaměřených na různé vrstvy budoucího kvantového stacku. Horizon Quantum vyvíjí prostředí Triple Alpha, které umožňuje vytvářet kvantové aplikace na vyšší úrovni abstrakce bez nutnosti ručně navrhovat kvantové obvody, zatímco Entropica Labs je známá především nástrojem Loom určeným pro práci s kvantovou korekcí chyb a fault-tolerantními výpočty. Cílem plánované akvizice je propojit návrh kvantových aplikací s jejich automatickým převodem do podoby vhodné pro budoucí logické qubity a chybově korigované kvantové procesory.