Poslední dva týdny nabyl nabit mnoha novinkami. Tím spíše jsme měli více času si užít svátky s rodinami a oslavit příchod nového roku. Do toho vám přejeme jen to nejlepší, hlavně zdraví a mnoho úspěchů. A děkujeme za vaši přízeň. Šťastný nový rok!

Kvantové počítače

Již nesčetněkrát jsem tu informoval o různých proof of concept, tedy ukázkách algoritmů, které by nám mohly poskytnout onu touženou kvantovou výhodu. Ačkoliv jsme tu měli pár nadějných demonstrací, tak jejich úspěšného překlopení do reálného nasazení jsme se zatím nedočkali. V tomto smyslu můžeme mluvit o známém problému tzv. poslední míle. Pěkné zamyšlení na toto téma najdete zde.

O Rusku jsem tu zatím moc nepsal, protože ani nebylo moc o čem. Nyní však Rosatom oznámil, že jeho vědci postavili kvantový počítač z uvězněných iontů se 4 qubity. Navíc použili i vlastní design a přístup. A plány mají zajímavé. V roce 2024 chtějí mít kvantový počítač přístupný přes cloud. V roce 2021 Rosatom přesměroval na vývoj kvantových počítačů 6 miliard rublů a do roku 2024 by to mělo být celkově 23 miliard rublů.

Quantinuum (dřívější Honywell) ukázalo svůj nový procesor s označením H1-2. Ten disponuje s 12 qubity (z uvězněných iontů) a Quantum Volume v hodnotě 2048. Jedná se hlavně o evoluční vylepšení předchozího modelu H1-1 s 10 qubity. Vylepšen byl design, fidelita, atd.

Kvantový software a algoritmy

Vědci ze Sandia National Laboratory přišli s novým algoritmem pro benchmarking kvantových počítačů. Dosud, většina těch srovnávacích testů byla na bázi náhodných kvantových obvodů. Avšak, novější výzkumy ukazují, že tento přístup nezohledňuje některé chyby a tím pádem by se kvantový počítač mohl jevit jako výkonnější, než ve skutečnosti je. Zde vědci přišli s tzv. mirror-circuit, jedná se o sadu konkrétních výpočtů a jejich následná reverze. Vtip je v tom, že výstup by pak měl být vždy stejný jako vstup. Tím pádem ihned víme výsledek, jak dobře na tom jsme. V opačném případě výsledek musíme porovnávat s jiným kvantovým nebo pomalejším klasickým počítačem.

Kvantové zaměstnání

Časopis PhysicsWorld přinesl článek o tom, jak se připravit na kvantový job. Obecně, kvantové firmy teď hodně nabírají a to včetně na nekvantové pozice. Na druhou stranu občas vyžadují i zkušenosti, kterých zase moc v tomto mladém oboru není snadné získat. Avšak, většina pozic a forem předpokládá, že se velkou část kvantových skillů naučíte až za pochodu. Článek také varuje před přílišně úzkou specializací. Stále se z velké části jedná o základní výzkum a není vždy jasné, jestli i za 10 by byla vaše pozice aktuální. Naopak se doporučuje mít širší záběr.

Přehledy za minulý rok a vize do toho dalšího

A máme tu další příspěvek od factbasedinsight.com na téma Quantum Internet Outlook 2022. Pojďme se na tento podívat detailněji. Na začátek připomenutí strategie „harvest now, decrypt later“ znamená, že riziko existuje již nyní a je doporučeno s tím něco dělat. ■ Pokud jde o kvantově odolné šifrování (PQC) tak zde najdete pěkný přehled. Situace je taková, že máme finální kandidáty a už se čeká na finální slovo od NIST, který dá konečné doporučení. Nicméně, vítěz nebude jen jeden, ale více. To aby, kdyby se našla zranitelnost v jednom algoritmu a jemu podobných, tak se použijí jiné zbývající. Nicméně je už nyní potřeba se připravit na migraci na PQC. Z toho začíná být i velký byznys. ■ Dalším tématem jsou kvantové generátory náhodných čísel. Jedná se o rostoucí byznys se stále novými use cases. ■ QKD už lze považovat za vyspělou technologii, alespoň na krátké vzdálenosti a za pomoci důvěryhodných nodů (jako, že jim musíme věřit). těch projektů, které plánují nebo už staví kvantové sítě je spousta, zmiňme nejpokročilejší v Číně, a pak zvýrazním evropský EuroQCI projekt. Všichni ví, že je potřeba standardizace. Ale těch je více a překrývají se, například ITU, ETSI nebo ISO/IEC. Je to dáno i národními a politickými zájmy… ■ Vesmír je další doména, která je zatím poměrně nevyužitá, ale bude velmi důležitá a prim, ať se nám to líbí nebo ne, hraje zatím Čína. Spousta nečínských satelitů (soukromých i národních) by pak měla být vypuštěna v letech 2023-25. Navíc, všechny experimenty jsou na LEO (nízké oběžné dráze). Avšak uvažuje se i o GEO (geostacionární poloha, tedy satelit visí na jednom místě, ale je také mnohonásobně dál). ■ Kvantové sítě distribuující kvantové provázání je stále čistě experimentální záležitost. Ale i tady nám rok 2021 přinesl zajímavé výsledky, jako například kvantově provázané detektory.

A ještě jeden na téma Quantum Algorithms Outlook 2022. Obecně, kvantová informatika se již vyvíjí přes 25 let a dosáhly jsme mnohé pokroky ačkoliv zatím nemáme kde algoritmy spustit. Většina z nich potřebuje pořádný kvantový počítač. Pojďme se na to podívat, co se povedlo za minulý rok. ■ Významného pokroku bylo dosaženo u rodiny variačních algoritmů (VQA), kde přibyly nové a blížíme se jejich řádnému nasazení na současných nedokonalých a malých kvantových počítačích. Zatím hlavním problém je, že daný algoritmus musíme spustit až příliš mockrát k dosažení potřebné přesnosti (např. v chemických simulacích). Dalším problémem je optimalizace variovaných proměnných, která se dělá klasicky (tedy jedná se o hybridní řešení) a může nás dost brzdit. Nicméně významných posunů bylo dosaženo pro VQA pro simulace molekulárních struktur a dynamik. ■ Technika kombinatorických optimalizacích založených na QUBO ukázala, že v případě kvantových annealerů (D-Wave) může nabídnout nějakou výhodu v porovnání s klasickými počítači. ■ Velký boom nastal rozhodně pro kvantové Monte Carlo metody. Zde to vypadá taky na nějaké to kvantové zrychlení a navíc v případě finančních aplikací jsme docela blízko reálných realizací. ■ Kvantové strojové učení a big data problém je stále na hony daleko. Tendence je spíše se zaměřit na „small data, big compute“. Zde mluvíme hlavně o využití u nelineárních diferenciálních rovnicích. A také jsme tu měli zajímavé práce z oblasti (kvantového) přirozeného zpracování jazyka. ■ Plus tam najdete i nějaké počtení o chemických simulacích, o The grand unified theory of quantum algorithms.

Kvantová kryptografie

Zavedení kvantově odolných šifrování se zdá být neodvratitelné a čím dříve tím lépe. Nyní společnost Idema představila 5G SIM kartu, která právě takové šifrování implementuje. A tohle je ideální cesta. Aby budoucí 5G technologie s tím počítaly. Já osobně bych se přimlouval, aby to bylo dokonce povinné.

Po institucích z USA a UK, už i naši sousedi mají oficiální návod a instrukce jak přistoupit ke kvantově odolnému šifrování. Návod vydal BSI, Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, německá obdoba našeho NÚKIBu.

Byznys, investice, granty

Finské, nebo spíše pan-evropské IQM se dále rozšiřuje i do Francie (po Finsku, Německu, Španělsku). O IQM se dá mluvit jako o největší a nejpokročilejší čistě evropské společnosti vyvíjející kvantové počítače.

Čas od času vás tu informuji, když nějaké kvantová společnost se chystá na burzu. Kromě nákupu akcií, můžete do kvantového byznysu investovat i skrze ETF fondů. Konkrétně je tu ETF fond QTUM, který kromě akcií v dostupných kvantových společnostech má akcie i v cloudových a ML společnostech. A je navíc vyhlášen jako doporučený technologický ETF pro rok 2022.

Obchod uzavřeli i společnosti Arqit a Virgin Orbit. Zde, Arqit získá až 5 startů raket pro své budoucí kvantové satelity. Virgin Orbit zase získá licence od Arqit na kvantově odolné šifrování a celkově řešení.

V Německu se do toho opírají ve velkém. Nyní je zde i výzva k návrhům a realizaci fotonického kvantového procesoru. Cílem je po 4 letech výzkumu mít 100-qubitový systém.