Pravidelný (dvou)týdenní přínos vybraných novinek ze světa kvantových počítačů, kvantových sítí a komunikace, kvantových technologií a kvantového byznysu.
Kvantová fyzika
Vědci v německém Max Planck Institute for Quantum Optics vytvořili detektor, který je schopný detekovat jednotlivé fotony, aniž by je zničili. A to navíc několikrát. Samozřejmě, detekují jen jeho přítomnost, nepřečtou jeho informaci. To by samozřejmě vedlo k jeho destrukci. Avšak, i bez schopnosti přečíst kvantovou informaci je takový detektor nesmírně užitečný. Představme si například QKD na 100 km. Na tuto vzdálenost už docela dost fotonů poztrácíme. Nyní, když třeba v půlce dáme tento detektor, tak když nic nedetekuje, tak nový foton můžeme vyslat dříve. V konečném důsledku dosáhneme rychlejší a stabilnější sítě.
Kvantové počítače
A už druhý kvantový počítač od IBM beží mimo USA, konkrténě v Japonsku. Kvantový počítač je postaven v Kawasaki Business Incubation Center a je určen pro vývoj komerčních aplikací. Zatím na něm bude pracovat 12 společností s Toyota a Mitsubishi v čele.
Spojené království má svůj první cloud pro kvantové počítače. Formou Quantum Computing-as-a-Service (QCaaS) nabízí přístup ke svým kvantovým počítačům Oxford Quantum Circuits (OQC). Cloud zatím bude dostupný pro exkluzivní partnery a zákazníky, kteří chtějí experimentovat se zařízením od OQC. Zatím dostupný kvantový procesor je Sophia se 4 supravodivými qubity. V blízké budoucnosti plánují přidat pokročilejší procesory. 4 qubity se mohou zdát málo. Podstatné je, že v OQC vyvinuli 3D architekturu, která umožní snížit počet kabeláže a usnadní škálování do více qubitů. A obecně bude mít lepší výkon. Například, současné, i ty přes 60 qubitové procesory jsou ve 2D rovině a třeba dva fyzicky vzdálené qubity často lze stěží kvantově provázat kvůli velkému množství SWAP operací. V 3D architektuře tyto „vzdálenosti“ budou menší.
Na společném pracovišti MIT a Harvardu, výzkumníci vytvořili 256 qubitový programovatelný kvantový simulátor. Výzkum na tomto kvantovém simulátoru je již aktivní a už poskytl první objevy exotických kvantových stavů v pevných látkách. Technologie samotná je založená na ultrachladných atomech a laserových pinzetách. Kvantový simulátor není tak univerzální jako kvantový počítač. Dal by se připodobnit například FPGA polím, které si naprogramujete předem na určitý výpočet, který tam pak běhá dokola.
V Los Alamos National Laboratory uvolnili jako open source jejich software QASA (Quantum Annealing Single-qubit Assessment), tedy jakýsi benchmark program pro kvantové annealery. Avšak software nejen zhodnotí zařízení, ale dokáže strůjcům doporučit i co zlepšit. Software je dostupný na githubu.
Již jsme psali, že Amazon pracuje také na kvantovém počítači. Plánuje využít tzv. cat state, tedy soustavu desítek až stovek fotonů v supravodivé dutině. Nyní Amazon vydal studii, že pro takový systém by pro opravu kvantových chyb, tedy pro logický qubit stačilo pouhých 100 qubitů. Což je hodně malé číslo oproti třeba desetitisícům v případě supravodivých qubitů.
QuantWare je startup z Nizozemnska, který na to jde jinak a nechce nabízet kvantový počítače přes cloud, ale rovnou je prodávat. Nyní nabízí 5 qubitový procesor Soprano s fidelitou 99.9%. Avšak to vypadá, že to prodávají bez kryogenického systému, který je většinou ta nejdražší a nejnáročnější věc k pořízení a instalaci. Naopak, supravodivé čipy jsou poměrně jednoduché na výrobu. Avšak potřebují téměř absolutní nulu (teplotu) ke své práci.
Google na svém kvantovém procesoru Sycamore, 54 (fyzických) qubitů, experimentuje s logickými qubity. Konkrétně vytvořil logické qubity sestávajících z 5 až 21 fyzických qubitů. Výsledek je, že s každým přidaným fyzickým qubitem, klesá jeho chybovost exponenciálně.
Kvantový software a algoritmy
Microsoft na svém blogu publikoval pár velice zajímavých novinek. Zájemci si mohou podat přihlášku pro pobídku v hodnotě 10 000 USD do Azure Quantum, které mohou být využity pro běh na kvantových počítačích IonQ nebo Honeywell. Ačkoliv v Microsoftu je hlavním kvantovým programovacím jazykem Q#, tak v rámci Azure Quantum nabídne i nějaké SDK v Pythonu. Zatím se neví, jestli půjde o Qiskit, Cirq či jiný. Azure Quantum začne podporovat Jupyter Notebook pro Q# a Python. Microsoft přidává tři nové kvantové simulátory. Jeden volný full-state simulátor (přesné simulace bez šumu a chyb), simulátor simulující šum a chyby a pak simulátor emulující obvody s větším počtem qubitů, než co by bylo možné s full-state simulátorem.
Výzkumníci z Columbia University a Google přišli s novým odlišným hybridním algoritmem pro studium a simulace molekul. Dosud většina algoritmů byla založena na VQE (variační algoritmus), který je také hybridní (klasický počítač navrhne parametry a kvantový pak spočítá energii dané elektronové struktury). Nicméně toto funguje dobře pro systémy, kde lze aplikovat tzn. mean field theory, která vede ke známým Hartree-Fock a Density Functional Theory. To však lze využít pro simulace jen některých molekul. Zde, aby se vyhnuli tomuto omezení, implementovali kvantovou Monte Carlo metodu. Pro výpočet použili až 16 qubitů z procesoru Sycamore od Google. Tím stanovili nový rekord v kvantových chemických simulací (avšak stále ne lepší než klasické počítače).
BMW a Amazon AWS vypsali soutěž v oblasti kvantových počítačů. Do výzvy se můžete pustit ve čtyřech oblastech: 1) Optimalizace pozic senzorů pro automatizované jízdní funkce, 2) Simulace deformace materiálu ve výrobním procesu, 3) Optimalizace před produkční konfigurace vozidla a 4) Strojové učení pro automatizované hodnocení kvality. Účastníci budou moci využít Amazon Braket, kde jsou dostupné mašiny od D-Wave, IonQ, nebo Rigetti.
Kvantové sítě a kryptografie
Pár novinek z Ruska. Rusko již buduje optické trasy pro kvantové sítě. Například státní železnice spojila Moskvu s Petrohradem. V tomto případě se jedná o zhruba 700 km a tím pádem kvantová sítě na nejdelší vzdálenost. Do projektů s kvantovými sítěmi se spouští i Gazprom a Sberbank. Ruská představa je poskytnout kvantové sítě ke komerčnímu použití v horizontu 10-15 let. A v rámci ukázky přátelství vzniká projekt na propojení Moskvy a bělorukého Minsku kvantovým spojem.
Startup QNu z Indie začal komerčně nabízet své řešení pro QRNG a QKD. Jejich QKD řešení funguje na 100 km. Konkrétně demonstrovali funkčnost na vzdálenost 105 km s výkonem 10-15 AES klíčů za sekundu.
Plnou funkčnost MDI-QKD demonstrovali výzkumníci z QuTech, kde aplikovali QKD mezi různými městy v Nizozemí za použití standardních optických kabelů národního operátora. Připomeňme, že MDI-QKD nabízí možnost fungovat i skrze nedůvěryhodné opakovače, které navíc mohou fungovat jako switch. Tedy lze tímto způsobem budovat hvězdicovou topologii sítě.
Cambridge Quantum Computing společně s Inter-American Development Bank a Monterrey Institute of Technology publikovali článek, který popisuje kvantově odolný blockchain. To zahrnuje dva hlavní kroky. První, zavedení kvantově odolného šifrování. Druhý, generování lepších klíčů podepisujících transakce v blockchainu za pomocí kvantového generátoru klíčů.
Kvantový byznys, investice a politika
Tak to nakonec vypadá, že EU povolí přidruženým zemím účastnit se i kvantových a vesmírných projektů s jistými omezeními. Původně chtěla komise EU přístup k tomuto typu projektů zakázat kvůli jejich strategické významnosti. Stále mimo je Spojené Království a také Švýcarsko, které má nyní s EU rozepře.
Quantum Computing Inc. je již zalistován na burze Nasdaq pod zkratkou NASDAQ:QUBT.
Quantum Delta NL spustila projekt mikro investic „LightSpeed Fund“ pro startupy v ranné fázi. Prvním příjemcem je QuantWare.
Napsat komentář
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.