O české národní kvantové strategii je možné slýchat více a více. Občas však zaslechnuté informace nejsou úplně tak pozitivní. Takže v tomto článku bych rád rozebral to, co je to kvantová strategie, jaká je situace o nás a jak by to podle mě mělo vypadat.

Tento příspěvek nevyjadřuje postoj organizací se mnou spojených, jako je ČVUT, EUSPA, apod., ale píšu jej čistě jako soukromá osoba, která již má pár let zkušeností v oboru a to jak z akademické, byznysové, tak i administrativní perspektivy, přičemž moje zkušenosti, hlavně v oblasti konzultací zahrnují různé mezinárodní, ale i národní veřejné, bezpečnostní a vojenské organizace nebo vládní administrativy. Moje akademické i profesionální zaměření je na kvantovou bezpečnost, vojenské využití kvantových technologií, etické a společenské otázky až po dopady na mezinárodní bezpečnost. Nicméně občas pracuji i jako konzultant pro investory či provozuji tento portál, qubits.cz, či píšu týdenní přehledy kvantových novinek, které vychází i na lupa.cz.

Tento příspěvek je reakcí na informace ohledně připravované národní kvantové strategie, které se ke mně dostávají z různých stran, a ne vždy se jedná o informace pozitivní. Avšak protože jsem se o tomto nebavil přímo s konkrétními aktéry, zatím je ani nebudu jmenovat.

Než se podíváme na tu českou, tak se podíváme do světa a řekneme si, co je cílem takových strategií.

K čemu je dobrá národní kvantová strategie

Národní kvantové strategie jsou zpravidla státní strategické dokumenty, které na papíře definují strategické cíle v oblasti kvantových technologií, a to jak bezpečnostních, tak i ekonomických. Obvykle tyto strategie si dávají cíle, jako jsou podpora a růst národního kvantového ekosystému, vlastní nezávislost/soběstačnost pro konkrétní technologie (například postavení národního kvantového počítače tak říkajíc od nuly) a pak jsou tu i bezpečnostní strategické cíle, kde může být definován přechod na kvantově odolné šifrování či přímo kvantovou distribuci klíče.

Než půjdu hlouběji, chci ukázat na nejčastější nepochopení či mýty:

• Kvantová strategie = investice. Ano, často oznámení o strategii jde ruku v ruce s oznámením investice. Ale není to pravidlem. Strategie je zpravidla dlouhodobějšího rázu než oznámené investice. Cílem he hlavně určit priority, do kterých by se mělo investovat, když nějaké peníze jsou k dispozici, ať národní nebo například z EU.
• Bez kvantové strategie to nejde. Je zde spousta zemí, kde mají už zajetý kvantový ekosystém, a přitom tam není národní strategie. Ukázkou je například Dánsko, kde je aktivní startupová i akademická sféra, ale strategii vydali teprve minulý týden a to jen její první část.
• Bez státních investic to nejde. Ale jde. Naopak, ve většině případů, skoro ve všech, jde o čistý byznysový zájem, kde zakladatelé startupů a spinoffů vidí příležitost s novými technologiemi. Rozhodně to nefunguje jako „ok, dejte nám prachy a my něco kvantového uděláme“. Ta motivace je zpravidla vnitřní.

Dnes již spousta zemí má národní strategii, např. Austrálie, Dánsko, Finsko, Indie, Kanada, Německo, Nizozemí, Spojené království, USA, Švédsko. Celkový přehled můžete najít třeba tady Quantum initiatives worldwide – update 2023.

Ještě si vysvětlíme pojem kvantový ekosystém. Ten se skládá z různých zainteresovaných stran, anglicky zvaný stakeholders. Tím se většinou myslí akademická sféra, zvláště ta, která dělá nějaký aplikovaný výzkum, kde je potenciál pro nějaký transfer, a tedy užitnou hodnotu. Pak se jedná o kvantové startupy a spinoffy (spin off vzniká z univerzity s přímým přenosem nějakého duševního vlastnictví, startup většinou buduje duševní vlastnictví od nuly hlavně díky schopnostem zakladatelů, často z univerzit). Dále, případně větší společnosti, které jsou už zajeté, ale aktivně vstoupily i do kvantového světa. A pak i investoři, kteří investují do kvantových projektů v jejich zemi, ale i v zahraničí. Typické pro takový ekosystém je vertikální i horizontální spolupráce, tedy univerzity a společnosti se startupy, startupy mezi sebou apod.

Když se podíváme na výše zmíněné strategie, můžeme najít několik společných znaků.

1. Všechny ty země již měly fungující kvantový ekosystém již před národní strategií. Tedy národní strategie již jen formuje něco, co většinou už docela dobře funguje.
2. Popis aktuálního stavu v dané zemi (výzkum, infrastruktura, vzdělávání, atd.). Jedná se o velmi důležitý element, protože nemá smysl stanovovat nějaké strategické cíle, pokud jich váš ekosystém nedokáže nebo velmi obtížně dosáhnout. Například ne každá země má na to, aby si vyvinula kvantový počítač vlastními silami. V takovém případě je lepší se zaměřit třeba na subdodávky prvků, ve kterých jsme silní, nebo na kvantový software, apod.
3. Strategie vznikala na základě diskuse s komunitou (akademici, průmysl, neziskové organizace a státní aktéři).
4. Následně jsou stanoveny cíle či doporučení.

Standardními cíli či doporučeními, jsou

• Podpora kvantového vzdělávání, tedy vznik nových oborů na univerzitách, školící programy pro management a jiné odborníky.
• Inovace a transfer. Většina těchto strategií není o základním výzkumu (kde děláme bádání pro bádání, ale ne s cílem nějakého konkrétního aplikovatelného výsledku), ale o tom aplikovaném, který pak přinese nějakou užitnou hodnotu danému spinoffu, univerzitě a potažmo i státu.
• Spolupráce. Strategie často podporuje či vytváří fóra, kde se podporuje spolupráce uvnitř vlastního kvantového ekosystému, ale i ven ať už na úrovni vláda-vláda, průmysl-vláda, nebo průmysl-promysl-univerzity.
• Častým elementem je i zcela nebo částečné zajištění podpůrných technologií (dodavatelského řetězce), aby alespoň jsme nebyli závislí na zemích, kde vztahy nejsou úplně stabilní.
• Strategie si často dávají za cíl konkrétnější čísla, kolik do nějakého roku chtějí mít výzkumníků v oboru, jakou velikost kvantového trhu by měli dosáhnout či jaký by měl být profit pro danou zemi. S tím je často pojen i popis dopadů na vlastní trh práce, mobilitu apod. Tam, kde se tomu opravdu věnovali mají i část popisující jak se zhodnotí přínosy a úspěchy dané strategie a investic.
• Nakonec jsou specifikovány kvantové technologie. Zde některé strategie jsou velmi obecné a popisují obecně užitek, některé jsou velmi cílené na základě očekávaných schopností vlastního kvantového ekosystému apod. V tomto bodě je to asi nejvíce roztříštěné.

Mě osobně se velmi líbí přístup v Německu, kde covid peníze nerozdali a „neprožrali“ jako to udělala Babišova vláda, ale dali je do dlouhodobějších záležitostí, které v budoucnu budou moci nést zlaté vejce a ještě více se transformují na ještě vyspělejší ekonomiku. A mezi podpořenými technologiemi jsou i ty kvantové. Například, německé DLR (Německé středisko pro letectví a kosmonautiku) vypsalo výzvy na vývoj hned čtyř různých kvantových počítačů (z uvězněných iontů, NV center, fotonický a spinový) a v každé výzvě konkrétně zadalo, že chce, například, do tří let (první fáze) chce prototyp s osmi fotonickými qubity a následně v druhé fázi (zhruba po roce) chce mít prototyp s minimálně 64 qubity a dobrou škálovatelností. A pro každou tuto vzniklo konsorcium, které se vždy skládalo z německých univerzit, výzkumných ústavů (Max Planck, Fraunhofer), startupů a i větších společností. Samozřejmě Německo na to ty kapacity má.

Kvantový ekosystém v Česku

Kvantový ekosystém je slabina ČR v kvantovém světě. Začnu od nejjednoduššího – startupů. Je tu společnost Quantum Phi s.r.o., která patří autorovi tohoto článku, a spíše se jedná o rodinný podnik než startup v pravém slova smyslu, kde hlavní náplní jsou konzultační a poradenská činnost – ale stále aktivní. No a pak už tu nic není. V ČR také aktivně působí velcí hráči jako IBM, Microsoft, Atos, ale nikdo zde nemá žádnou kvantovou divizi. Z pohledu investorů je tu například Tensor Ventures, který má úžasnou investici v americkém spinoffu QC82 a pak ještě nějaké neoznámené (pro tensor občas pracuji jako kvantový konzultant, takže jsem dobře obeznámen se situací). A rozhodně, pokud by se něco zajímavého urodilo u nás, měli by zájem o brzkou investici. Možná i další fondy mají nějaké kvantové investice, ale nejsem si vědom nějaké realizované (budu rád, pokud mě opravíte).

No a pak je tu akademická sféra. Pokud je mi známo, většina aktivit jsou však v oblasti základního a nikoliv aplikovaného výzkumu. Což může být jeden z problémů, proč tu nejsou spinoffy a startupy. Pro, ne úplně aktuální přehled kvantových aktivit se můžete podívat na web Národní iniciativa pro kvantové technologie (kde poslední novinka je z 2020, takže asi tak iniciativní nebude…) a zde najdete i nějakou roadmapu, která popisuje aktivity na jednotlivých pracovištích. Některé položky vypadají zajímavě až slibně, ale pokud vím, tak do nějaké aplikované formy, tedy produktu nic přetavené nebylo (opět budu rád, pokud mě opravíte, že tady někdo to dotáhl až na komerčně úspěšný výsledek).

Navíc, to, že základní výzkum je tady dominantní asi souvisí možnostmi financování, tedy hlavně z Grantové Agentury ČR a nebo různých infrastrukturních projektů. Takže tady asi problém nebude a není potřeba je dotovat z peněz na kvantovou strategii. Pokud je zdejší (základní) výzkum tak vynikající, jak někteří tvrdí, tak by neměl problém pro místní výzkumníky čas od času dosáhnout na nějaké ERC granty (nevím o žádném v ČR na kvantové technologie) nebo pravidelný úspěch v QuantERA projektech. Podíváme-li se na QuantERA, tak tam jsou vlastně dvě výzvy. Jedna od MŠMT na základní výzkum a druhá od TAČR na aplikovaný. Zatímco v tom základním je ČR docela úspěšná (hlavně díky Univerzitě Palackého), tak mezi aplikovanými nemáme žádného zástupce. Mimo to, kromě projektu LUMI-Q pod IT4Innovation (kvantový počítač pro ČR) tu není žádná česká (technologická/fyzikální) účast v žádném velkém evropském projektu. Takže čest výjimkám!

Ale abych úplně nehanil, máme tady nějaký aplikovaný výzkum hlavně v kvantových komunikacích, např. na VUTB Brno (projekt NESPOQ), či spoj Ostrava-Těšín od IT4Innovation a CESNET. Další aktivitou je v oblasti konzultací například pro NATO – moje maličkost – ale otázka, zda to brát jako aplikovanou záležitost.

Pak je tu oblast vzdělání. Zde největší naději vidím v připravovaném mezifakultním oboru na ČVUT – Kvantová informatika. Na FJFI ČVUT je již obor kvantové technologie, ale zatím úplně moc odborníků (zatím) neprodukuje.

Takže vlastně tu máme jen akademickou sféru a ne ten zbytek, takže se moc o kvantovém ekosystému jako takovém nedá mluvit. A to nemluvím o mezilidských vztazích napříč institucemi, nebo dokonce uvnitř institucí…

Česká kvantová strategie

O národní kvantové iniciativě není přímo známo nic. Jen z médií, například rozhovor s ministryní pro vědu z výzkum paní Langšádlovou či zájem z USA. Co já mám za informace, je, že kvantová strategie je již napsaná, a dokonce snad již v připomínkovém řízení. No, většinou se ta strategie tvoří spolu s kvantovou komunitou, jak popisuji výše, ale u nás se to asi dělá jinak. Asi si ji někdo píše po večerech… Další informace zase hovoří, že reálným autorem není ministryně Langšádlová a její úřad, ale jedna nadnárodní korporace, která v kvantovkách působí a vybraná skupina lidí vedená jedním profesorem. A to jsem slyšel i další informace okolo. Nicméně samotnou strategii jsem k dispozici neměl a nemohu ji tedy reálně zhodnotit.

Nicméně rád bych zde sepsal pár svých obav:

• Strategie je formována komerční firmou, navíc z ciziny. Akciové firmy mají jeden cíl, vytvářet zisk svým akcionářům. Takže zde lze předpokládat, že daná společnost má v úmyslu ve velkém prodat své služby. Bez spekulací o tom, o jakou společnost jde, rád bych zdůraznil následující. Obecně, nějaké rámcové spolupráce jsou určitě vítané. Ale musíme být opatrní na podmínky. Například, typický český zvyk, tzv. lock-in, kdy je dán jen jeden dodavatel jedné technologie, často s velmi složitou až nemožnou změnou. Zde, zvláště u kvantových počítačů by toto mohlo být nebezpečné. Je důležité zajistit přístup akademikům ale i případně startupům k různým kvantovým počítačům. Protože, například, ačkoliv nyní se zdají supravodivé qubity jako nejpokročilejší, zdaleka to neznamená, že to bude ten vítězný qubit. Já osobně to zatím vidím na fotonické a spinové jako vítěze. Navíc různé algoritmy se hodí pro různé typy qubitů. Tedy, je důležité se neupsat jediné technologii, ale být tzv. hardware agnostic a mít přístup ideálně ke všem typům kvantových počítačů.
• Strategii píše vybraná osoba nebo jen malý okruh. Tohle je ještě horší obava. Co k tomu dodat. Dokud si tu strategii nepřečtu a nepřesvědčím se o opaku, tak mám důvody si myslet, že daná skupina si to více či méně přizpůsobí svým potřebám. Jak píšu výše, strategie by měla být výsledkem ideálně domluvy všech relevantních hráčů a státu, a ne jednotlivých výzkumníků, kteří jsou defaultně ve střetu zájmů.
• Strategie bude nekvalitní a nebude pokrývat skutečný potenciál ČR. Pokud platí alespoň jeden z předpokladů výše, jedná se o implikaci. Ta strategie by měla vést k posunu ČR v oboru a ne ke zvýhodnění individuí, organizací či společností. Například, pokud zde běží projekt na kvantové senzory ale strategie se o senzory nezajímá, asi je něco špatně.

Skoro jako oficiální akce k národní strategii by mohla vypadat akce Quantum Day. Doufejme, že tomu tak není, neboť by to rozhodně ani nereprezentovalo celou českou akademickou sféru a spíše podporovalo zde popsané obavy. Já jsem akci osobně nenavštívil, ale mám zpětnou vazbu od lidí, a co ji navštívili, a jejich pocity byly spíše rozpačité, zvláště ke konci, kdy prý atmosféra nebyla úplně přátelská. Na druhou stranu, další zpětná vazba byla, že v publiku byli různí zástupci českého „ekosystému“ a obecně atmosféra byla, že je zájem o strategii. Samotný program vyznívá spíše jednostranně. Avšak, pokud šlo primárně o propagaci vzniku technologické platformy zaměřené na aplikované kvantové technologie, tak je to v pořádku. A takovou aktivitu maximálně vítám a doufám, že ta platforma bude opravdu otevřena všem.

Jak by měla vypadat naše kvantová strategie?

Aby se neřeklo, že jen kritizuji, tak řeknu i „B“, tedy, jak si myslím, že by naše národní kvantová strategie měla vypadat. Vzhledem k tomu, že tu nemáme plnohodnotný ekosystém, o který bychom se mohli opřít, tak je k tomu potřeba přistoupit trochu jinak. Strategii rozdělím na dvě části – bezpečnostní a ekonomickou.

Bezpečnostní část by měla stanovit strategické cíle a aktivity v oblasti kvantově odolného šifrování (alespoň v oblasti vzdělávání, jinak je to hlavně na ramenou NÚKIBu) a pak kvantová komunikační infrastruktura. Zde v podstatě není na výběr a ani není extra moc času v případě kvantově-odolného šifrování. ČR je součástí EuroQCI a tak by kvantovou síť mělo a bude budovat.

EuroQCI, jednoduše řečeno, má dvě fáze. První, je ta testovací a vzdělávací. V rámci této fáze bychom měli zprovoznit různé kvantové linky po optických kabelech a ideálně i s kvantovými satelity. To je hlavně záležitost univerzit a organizací, jako je například CESNET. Pak je tu vzdělávací část, kde by všichni možní budoucí uživatelé měli být seznámeni s možnostmi a fungováním kvantových komunikací. To mě přivádí k druhé fázi, tedy ostrému nasazení kvantových sítí. Ty by měly operovat až na úroveň EU Tajné, tedy druhý nejvyšší stupeň utajení a to už „není žádná sranda“, slušně řečeno. Mít něco certifikovaného na tento stupeň zabezpečení je velmi náročné, už jdeme mimo univerzity a asi to bude na bedrech operátorů a firem jako CETIN případně některé složky, jako armáda, si to budou obsluhovat samy.

V bezpečnostní oblasti by tedy kvantová strategie se měla soustředit hlavně na koordinaci státních organizací a české EuroQCI iniciativy. Finančně bude EuroQCI pokryté hlavně z EU, ale pokud pomůže i stát, tak jenom dobře. Kvantově odolné šifrování se řešit musí, ale nemusí být nutně součástí této strategie.

Pak je tu ta ekonomická část. Jak jsem psal výše, strategii píšeme, protože my, jako vláda – stát chceme do budoucna z tohoto oboru těžit jako celek, ne jen vybrané struktury. Avšak naše situace je specifická kvůli chybějícímu ekosystému, ostatně jak popisuji výše. Proto je potřeba ke strategii přistoupit jinak.

První část je vždy zjistit současný stav. V tomto směru by bylo vhodné vytvořit fórum, výzvu, kde by se připojili všichni relevantní zájemci o formování strategie. Tím by se vyřešilo i zmapování současného stavu.

Zatímco jinde se o svůj kvantový ekosystém opírají, my ho potřebujeme vybudovat. Zde to není o nalití peněz jako házení zrní slepicím, které se seběhnou. V první řadě je potřeba udělat průzkum, proč tady ten ekosystém není. Nyní malá odbočka – podívejme se na sousedy. Německo – 32 startupů (minimálně 6 akademické spinoffy, 2 korporátní spinoffy, minimálně 6 kde alespoň jeden ze zakladatelů je aktivní profesor nebo univerzitní výzkumník), Rakousko – 3 startupy (všechny tři univerzitní spinoffy) , Polsko – 10 startupů (minimálně 6 kde alespoň jeden ze zakladatelů je aktivní profesor nebo univerzitní výzkumník, minimálně v 8 jeden ze zakladatelů mám PhD z některého oboru fyziky), Slovensko – 0 startupů, tady je situace dost podobná v ČR, ale alespoň tam mají Slovenské národní centrum pro kvantové technologie. Tedy ten směr univerzita => startup nebo spinoff je zcela klíčový. Takže primární otázka je, čím jsme tady tak specifičtí, že tu nejsou kvantové spinoffy a ani „kvantoví odborníci“ nezakládají starupy? A druhá základní otázka je, jestli to jde nějak napravit a změnit, nějak je podpořit?

Až budeme mít tyto odpovědi, následně lze mluvit o nějaké finanční podpoře, a to přímo na podporu vzniku spinoffů a startupů, určitě ne na základní výzkum, minimálně ne v této fázi a pozici. Mělo by jít o soutěž, kde podané návrhy budou slibovat nějaký softwarový/hardwarový prototyp do, řekněme 3-5 let. A finanční podpora by měla uspokojit laboratorní potřeby, nebo třeba přístup ke kvantovým počítačům. Toto by asi měla být největší priorita směřování finanční podpory. Druhým pilířem by pak měla být cílená podpora aplikovaného výzkumu v oblasti kvantových technologií. Zde, s ohledem na silnou pozici ČR v IT, tak bych podporoval aplikovaný výzkum v oblasti kvantového a hybridního software. Toho lze docílit rozšířením výuky kvantové informatiky na informatických fakultách. Ale rozhodně tu musí být prostor, pokud nějaký tým přijde i s jinou technologií, třeba kvantový senzor – prototyp do tří let, tak by se měl rovněž podpořit. Důležité je podporovat projekty s potenciálem nějakého produktu. Až rozjedeme svůj kvantový ekosystém, až pak lze uvažovat o podpoře více akademického výzkum – ten zatím bez problému může čerpat z GAČR, ERC, QuantERA, apod.

Dalším důležitým aspektem takové strategie by mohla být technologická diplomacie na Ministerstvu zahraničí či jiné instituci. Ta by mohla pomoci se strategickými partnerstvími jak na vládní, tak na akademické nebo průmyslové úrovni. S něčím takovým začínají v Rakousku, kde kvantové technologie budou jedním ze tří pilířů jejich technologické diplomacie. Konkrétním příkladem může být pomo při vytváření nebo zapojování se do konsorcií pro projekty Evropské obranné agentury a jejich fondů.

Dalším spíše právním či legislativním cílem strategie by mohl být tlak na zjednodušení podmínek zakládání a ručení za spinoffy ze strany univerzit.

Nicméně jedná se o nástřely, jak to vidím já. Ta hlavní pointa je v tom, že by tu na toto téma měla být široká diskuse a ne naopak.

Závěrem, ještě jednou bych rád zdůraznil, že zvláště průmyslová část kvantového ekosystému by měla vzniknout z čistého byznysového zájmu, protože tam vidí příležitost a ne jako grantovou turistiku.

Závěrem…

Myslím, že jsem jsem napsal vše. Když/jestli se dostanu k vlastní strategii, tak rád názor upravím a některé pochyby mohu smést ze stolu. Nebo další nové vzniknou…

Každopádně, pokud máte na to nějaký názor, klidně nesouhlasný, rád jej i tady publikuji. Konec konců, věřím, že v ČR ještě můžeme mít otevřenou akademickou diskusi, kde se nikdo nemusí bát projevit názor. A ostatní, i když jim bude připadat hloupý či nesmyslný tak budou reagovat jako inteligentní lidé, že? Nebo ne?

Reakce mi pište na mkrelina@hotmail.com