Poslední týden byl na novinky bohatší. Pár novinek ohledně fotonických procesorů, výroba supravodivých procesorů na přání a nebo procesor s qudity. Také zjistíte jaký je stav PQC standardizace v NIST a spustíme odpočítávání do Q-Day neboli Y2Q

Kvantový procesor na přání od QuantWare. Kredit: QuantWare

Kvantové počítače

Na blogu The Quantum Leap přinesly článek, nebo spíše rozcestník na užitečné čtení pro ty, kteří do kvantových počítačů chtějí proniknout hlouběji. To čím, se tento konkrétní příspěvek vymyká je, že rozděluji zdroje dle náročnosti.

Xanadu oznámilo, že se domluvilo s Global Foundries na výrobě svých fotonických procesorů. Zajímavé je, že pro Global Foundries je to už třetí kvantový zákazník po PsiQuantum a Equal1. Ale i pro Xanadu se jedná o třetího dodavatele, resp. výrobce čipů po společnostech Imec a VTT. V tomto smysl je byznys kvantových čipů podobný těm klasickým. Je to spoustu menších hráčů, kteří pracují jen na vývoji a designu (třeba pod ARM nebo RISC-V) a pak si to nechávají vyrábět ve velkém externě.

Tým vědců představil své výsledky na programovatelný fotonický procesor avšak místu qubitů používají qudity. Qudit je označení pro obecnou kvantovou jednotku, která má dva a více možných d stavů a tedy i superpozici všech najednou. Výhodou je, že schopnosti paralelizace drasticky rostou. V tomto případě byl systém dynamický a vědci demonstrovali schopnosti pro d=2 (odpovídá qubitu) až po d=4 (ququart).

Společnost Quantum Machines představila svůj all-in-one RF systém pro řízení kvantových procesorů Octave. Supravodivé kvantové procesory jsou nejčastější. A kromě vývoje vlastního procesoru, potřebujete provést i hodně práce kolem radiofrekvenční (RF) části systému, protože inicializace, řízení i vyčítání supravodivých qubitů probíhá právě pomocí RF signálů (v řádu jednotek GHz až po 20 GHz). A tímto modulem tuto část můžete přeskočit a soustředit se přímo na procesor případně softwarovou část.

RF systém Octave od Quantum Machines. Kredit: Quantum Machines

QuantWare je startup, který se zaměřuje na produkci kvantových supravodivých čipů. V současnosti oznámil, že je klientům schopen dodat kvantový procesor až a 25 qubity do 30 dnů včetně topologie a dalších specifikací na přání zákazníka. Tento produkt se nazývá Contralto.

Kvantový software a algoritmy

Amazon Braket oznámil podporu OpenQASM. OpenQASM je otevřený nízko úrovňový kvantový programovací jazyk původně vyvinutý IBM. Dá se připodobnit ke klasickému assembleru. Například u zařízeních IBM, tak většinou programujete v rámci platformy Qiskit, kde se váš kód následně přeloží do OpenQASM a ten následně převede do instrukcích v podobě mikrovlnných signálů v případě supravodivých procesorů (zjednodušeně řečeno). Podpora platí konkrétně pro OpenQASM 3.0.

Není to tak dávno, co společnost Q-Ctrl oznámila, že svými softwarovými nástroji zlepšili výtěžek z kvantových počítačů faktorem 25. Nyní oznámili, že se dostali až k faktoru 1000 a detaily by měly být oznámeny na APS March Meeting. Pro zajímavost, dle benchmarku od QED-C jejich přístup znamená zlepšení výsledků kvantových počítačů až faktorem 9000.

Na blogu Qiskitu najdete tutoriál jak na hybridní kvantově-klasické neuronové sítě.

IBM má vynikající marketing a stále se snaží vysvětlovat proč bychom se měli zajímat o kvantové počítače. Nyní přišli článkem, kde se zaměřují na využití v leteckém průmyslu: plánování a rozvrhování letů, širší možnosti personalizace služeb či řízení a optimalizace leteckého dopravce při neočekávaných jevech.

Metaverzum a vše kolem něho je snad ještě větší hype než u kvantových počítačů a co kdybychom to spojili? Pro fanoušky Meta, tady najdete zamyšlení, jaké uplatnění by mohl mít kvantový počítač.

Kvantové sítě a kryptografie

Během následujících týdnů by NIST měl uzavřít třetí kolo výběru kvantově odolných šifrování (PQC). V rámci třetího kola by se někteří finalisti měli standardizovat. Následně NIST otevře ještě 4. kolo, kde se budou studovat algoritmy označené jako „alternatives“, jestli by některý z nich také nemohl být standardizován. Ono uzavření 3. kola bude reprezentováno rozhodnutím a reportem vysvětlujícím daná rozhodnutí NIST. Následně pak započne proces samotné standardizace s očekáváním konce kolem roku 2024. Píšu o tom tak podrobně, protože spousta lidí čeká na doporučení právě NIST, který je považován za instituci, která na standardizaci PQC dělá nejdůsledněji. Jiné standardizační instituce již mají toto za sebou…

NASA schválila projekt SEAQUE pro ISS, který by se měl zprovoznit v průběhu roku. Jedná se v podstatě o zařízení, které je schopné přijímat a vysílat kvantově provázané fotony. Tedy základní schopnost pro kvantové informační sítě neboli kvantový internet. Takových demonstrátorů se objevuje více a více. Tento je speciální v tom, že kvantově provázané fotony bude generovat pomocí integrovaného optického obvodu (dosud se používaly prvky typické pro kvantovou optiku). Další předností by měl být vylepšený detektor, který je schopný vlastní opravy. Ve vesmíru je velkým problémem kosmické záření (před kterým nás ochraňuje atmosféra), které může způsobit defekty na detektoru. A pokud na něm potřebujete detekovat jednotlivé fotony o to vážnější problém to je. Může vám to generovat falešné detekce. SEAQUE by tyto defekty měl opravovat pomocí laseru.

Organizace Cloud Security Alliance spustila zajímavé odpočitávadlo, podle kterého 14. dubna 2030 budou schopné kvantové počítače rozlousknout většinu asymetrického šifrování. Samozřejmě je to jen odhad (sejdeme se tu za 8 let a 34 dnů a řekneme si :-) ) a navíc ani nepíšou detaily. Jiný výkon budete potřebovat pro rozlousknutí RSA-256 a jiný pro RSA-2048. Nicméně jako propagace kvantové hrozby je to nápad dobrý. Počítadlo najdete tady.

Odpočet do dne „Q“ či „Y2Q“, viz odpočitávadlo.

Byznys, investice, granty

Společnost Bosch oznámila vytvoření oddělení pro komercionalizaci kvantových senzorů v Německu. Bosch uvádí, že sám na kvantových senzorech pracuje už řadu let.

Indie a Finsko pracují na vytvoření společné virtuální sítě pro spolupráci v oblasti kvantových počítačů. Indie je považována jako země s nejvíce kvantovými talenty v přepočtu na počet obyvatel. Už jen z tohoto pohledu dává smysl taková spolupráce. Navíc obě země mají i národní strategie v oblasti kvantových technologií.

Německý startup Q.ANT povede konsorcium, které dostalo 50 milionů EUR na fotonický kvantový procesor.

Startup Alice&Bob získal investici série A v hodnotě 27 milionů EUR. V Alice&Bob pracují na supravodivém procesoru, ale nepoužívají standardní supravodivé qubity (správně zvané transmony), ale tzv. cat qubity. Ty jsou podobné, ale zahrnují v sobě i sebe-opravující mechanismus. V Alice&Bob demonstrovali zlepšení faktor 100 000 v případě bit-flip (kdy se stav 1 přehodí na 0 nebo naopak) chyb.