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

Kvantové počítače

Vědci z Tsinghua University z Číny přišli s novým typem kvantové počítače z uvězněných iontů. Na rozdíl od ostatních kvantových počítačů z uvězněných iontů, kde qubit je reprezentován energetickou hladinou iontu, tak zde je reprezentován pomocí phononu. Photon je kvazičástice zvukové vlny – tedy základní kvantum vibrace. A nejedná se o univerzální kvantový počítač, ale o programovatelný kvantový simulátor, konkrétně pro boson sampling. Pomocí této metody (boson sampling) číňané v minulosti demonstrovali kvantovou nadvládu pomocí fotonů. Dříve boson sampling byl jen kvantový příklad, bez reálného využití. Ale i to se změnilo a vypadá to, že by to šlo využít v chemických simulacích. Navíc phononový kvantový stroj má mnohonásobně menší ztrátovost a tím i chybovost vůči fotonickým strojům. Navíc je dobře škálovatelný a dobře a deterministicky ovladatelný. Samotná programovatelnost phononů se provádí pomocí děličů svazků (beam splitter) podobně jako u fotonických.

IBM po „národních“ kvantových počítačích dodalo i první kvantový počítač pro privátní sektor tzv. onsite. Tím prvním je Cleveland Clinic, kde spolu s IBM vytvořili Cleveland Clinic-IBM Discovery Accelerator, který pracuje na projektech, které využívají kvantové výpočty, umělou inteligenci a hybridní cloud pro biomedicínský výzkum.

NVIDIA ve spolupráci s Quantum Machines pracuje na DGX Quantum Platform. Jedná se o kombinaci Grace CPU a Hopper GPU spojené s OPX+ kvantovým řídícím systémem od Quantum Machines. Pak CPU je hlavně řídící jednotka, GPU pak pracuje hlavně jako podpora pro korekci kvantových chyb, kalibraci a pro výpočet v případě hybridních algoritmů. OPX v tomto případě je nezávislé na typu qubitů, takže se jedná o univerzální systém pro podpůrné výpočty či simulace kvantových počítačů. Systém nabízí vysoký výkon z minimální latencí.

Francouzský PASQAL spouští platformu Quantum Discovery, který vám umožní doslova prozkoumávat svět kvantových simulátorů z neutrálních atomů. K tomu účelu můžete použít jejich emulátor či přímo 100-qubitový simulátor. Cílem je rozšířit povědomí a znalosti o této technologii a hlavně podnítit uživatele zkoumat tuto technologii a hledat možné aplikace a uplatnění.

Vědcům z Fujitsu a Osaka University se povedlo změnit částečně změnit architekturu kvantových počítačů. Hlavně v případě supravodivých kvantových počítačů, tak kvantový obvod se v konečném důsledku transformuje jen do čtyř elementárních kvantových operací (CNOT, H, S a T brány). Avšak různé brány mají různou chybovost, dle toho, jak jsou složité. Obvykle nejhorší je T brána, která provádí rotaci o pi/4 a je nejnáročnější na opravu kvantových chyb ve smyslu potřebných fyzických qubitů i velikost kvantového korekčního kódu. Zde výzkumníci poprvé nahradili T bránu obecnou bránou rotující fází, která funguje mnohem spolehlivěji. A to tak, že podle jejich odhadů redukuje počet potřebných fyzických qubitů na korekci o celých 90% a v případě potřebných kvantových operací pro korekci chyb rovnou o 95%.

Kvantový software

Výzkumníci z QC Ware a biotechnologické společnosti Roche vydali studii, kde demonstrují, že kvantové počítače, respektive kvantové strojové učení dokázalo přesněji diagnostikovat diabetickou retinopatii než klasické strojové učení. Použili k tomu simulátory kvantového počítače a i 27-qubitový stroj od IBM. A konkrétně vytvořili kvantovou neurální síť. Hlavní výhoda kvantového strojového učení je v tom, že vyžaduje menší model, menší nároky na trénink a i výpočetní nároky jsou nižší.

Nový kvantově-softwarový startup BlueQubit spustil vlastní platformu pro kvantové vývojáře. Vlastně je to takový klasický obrázek z poslední doby – podpora Qiskit, Cirq, následně je tam chytrý kompilátor, který ten úkol rozseká na pod úkoly vhodné hlavně pro GPU a QPU. V současnosti je to hlavně o simulaci kvantových počítačů. Zdarma poskytuje svůj simulátor na CPU simulující až 34 qubitů (a používá 128 GB paměti). Pak pro placené uživatele má 36 qubitový simulátor na GPU s pomocí cuQuantum a pak i přístup na 79 qubitové QPU Aspen-M-3 od Rigetti.

Kvantové sítě

Minulý týden jsem psal o rekordu v rychlosti QKD. Tento týden opět a tentokrát z Číny. Ti dosáhli rychlosti QKD 110 Mbps na 10 km spoji. Toho se jim podařilo rovněž vylepšením detektoru na bázi supravodivých nanovláken, ale vylepšili i generátor fotonů, který je na začátku procesu.

Konsorcium QUARTER vedené LuxQuantum získalo 7M EUR z programu DIGITAL Europe Programme. Cílem projektu je zvýšit vyspělost QKD, účastnit se standardizace QKD až po aktivity v rámci EuroQCI. QUARTER sdružuje přední evropské společnosti v oblasti kvantových sítí, QRNG, laserů a klasické kyber bezpečnosti

Kvantová bezpečnost

Cloudflare experimentuje s kvantově odolným šifrováním (PQC) již od 2014. V posledním příspěvku na svém blogu se vyjádřil, že PQC dosáhne jejich standardů a bude zcela bezplatné. Již nyní v rámci jejich beta programu lze PQC otestovat. Implementace zahrnuje zatím PQC algoritmus (CRYSTAL-)Kyber v rámci TLS1.3 včetně HTTP/3. Více o historii QPC v CLoudflare a instrukce k testování najdete zde.

Kvantové vzdělávání

Finské IQM spustilo svoji akademii – vzdělávací portál o kvantových počítačích, kvantové informatice a algoritmech. Akademii najdete zde.

Kvantový byznys, investice, granty

Telekomunikační gigant Ericsson v Montrealu, Kanadě buduje hub pro výzkum kvantových technologií. Výzkum se primárně zaměří na využití kvantových počítačů pro telekomunikace, ale ne prostor bude i pro ostatní kvantové technologie.

Kvantově softwarový startup Strangeworks získal v investičním kole Series A 24M USD.

Po Rigetti, už i D-Wave má problém na New Yorské burze, neboť několik dní po sobě uzavřelo obchodování na hodnotě pod 1 USD. A to D-Wave je jedna finančně nejsilnějších kvantových společností.

Momentálně je česká delegace politiků, byznysmenů a akademiků na Tchaj-wanu. A údajně se má diskutovat i o kvantových počítačích. Tak uvidíme, co z toho vzejde.