Přinášíme vám týdenní přehled ze světa kvantových počítačů, software, algoritmů, sítí, kryptografie a technologií včetně kvantového byznysu a investic.
Kvantové počítače
Na arXiv se objevil nový příspěvek s přeloženým názvem „Kvantové počítání s uvězněnými ionty: průvodce začátečníka“. Pořád potřebujete základy kvantové mechaniky, ale pokud je máte, tak je to pěkný text pro hlubší pochopení kvantových počítačů na bázi uvězněných iontů.
Australský Archer poskytl pár novinek o svém pokroku. Pro připomenutí, Archer vyvíjí svůj kvantový procesor 12CQ. Jedná se o qubit na bázi spinu elektronu umístěného na uhlíkové vodivé kouli. A navíc pracuje při pokojové teplotě. Byla vylepšena doba koherence či pokročily práce na integrovaném čipu. 12CQ je téměř připraven pro výrobu na celých waferech kompatibilní s UV optickou and E-beam litografií a to například u TSMC. Nyní s několika stovkami kusů bude vývoj pokračovat s testováním, proměřováním, optimalizacemi a integrací do klasických čipů.
Vědci z Berkeley Lab vydali publikaci, kde načrtli tzv. blueprint pro kvantový procesor s fluxoniovými qubity. Fluxoniové qubity se zdá mají větší oblibu než transmonové qubity. Ony i teoreticky jsou lepší, ale byly náročnější technologicky. To se nyní smazává. Fluxoniové qubity obecně nabízejí delší dobu koherence, větší fidelitu a možná i škálovatelnost.
Spousta lidí mluví o tom, jak kvantové počítače s sebou přinesou lepší strojové učení (ML) a AI. Avšak ještě než se tak stane, tak naopak klasické AI a ML budou velkou pomocí pro návrh kvantových čipů. Je známo, že AI/ML se již používá pro návrhy CPU a GPU. A vidíme, že se to aplikuje i na QPU. Jeden takový názorový článek právě na toto téma si můžete přečíst zde.
Kvantový software a algoritmy
Tady najdete pěknou recenzi Quantum SDK od Intelu. Obecně, programování v C++ je vždy náročnější než v Pythonu a jako takové se úplně nehodí pro rychlé prototypování. Na druhou stranu vás může odměnit mnohem větším výkonem. Další výhoda tohoto SDK bude plná podpora spinových qubitů, které snad brzo Intel představí pro širší veřejnost. Jinak závěr je, že je to dobrý nástroj, ale spíše až pro kompilaci finálního kvantového obvodu, než pro vývoj samotný. C++ bonus pro rejpaly – podle jednoho výzkumu je c++ docela zelený a čistý jazyk zatímco Python je špína jak z uhelných elektráren bez filtrů… :-)
Objevil je nový kvantový protokol, který je schopný invertovat qubit v čase. Ačkoliv to zní bombasticky, tak je tu pár ale. Stejně jako všechny kvantové algoritmy, i tento je probabilistický, avšak funguje velmi dobře. Hlavně pak tu mluvíme o invertování evoluce qubitu v čase v případě nekontrolovaného systému, kde nevíme, co se s tím qubitem stalo. Teda například pod vlivem škodlivého okolí.
Kvantové sítě a bezpečnost
Pořád se mluví o tom, že kvantově odolné šifrování bude náročnější. Výzkumníci z Austrálie a Řecka to otestovali přímo na TLS vrstvě (TLS 1.3), která nám zajišťuje šifrované spojení mezi dvěma účastníky. Obvykle se to skládá z ECDHE pro šifrovaný přenos klíče a RSA anebo ECDSA pro digitální podpis tohoto přenosu. To je výchozí pozice s kterým se budeme porovnávat. Následně výzkumníci implementovali PQC KEM i digitální podpisy a to hlavně ty, které budou standardizovány v NIST ale i další a změřili potřebný čas ale i spotřebovaný výkon/energii. A PQC si nevede špatně. Naopak kombinace Dilithium+Kyber je dokonce rychlejší a méně náročné při minimálně stejné míře síly zabezpečení. Na konkrétní výsledky se můžete podívat zde.
Kvantové technologie
Vědci z NIST přišli s novou úžasnou hračkou. Jedná se o fotonický čip, který je schopný ve stejném okamžiku manipulovat barvou, fokusací, směrováním a polarizací několika laserových paprsků. Ukázali, že tento čip je schopný nahradit až 36 různých optických elementů, které byste jinak měli rozesetý po celé optické lavici. Samotný čip se skládá z integrovaných fotonických obvodů pro vedení optických svazků a optického metapovrchu. Tento metapovrch se skládá ze skleněných waferů skládajících se z milionů nanostruktur, které jsou schopné manipulovat s vlastnostmi světla. Vědci pak prakticky ukázali, že jedním takovým čipem jsou schopni kontrolovat směr, fokusaci a polarizaci 12 laserových svazků čtyř různých barev. Nebo dokázali nasměrovat dva svazky různých barev aby vedly pěkně paralelně vedle sebe. Pokud uvážíme, že velká část kvantových technologií je ve skutečnosti ovládána lasery (například chlazení atomů, řízení uvězněných iontů,…), tak je to obrovský krok k miniaturizaci. Například miniaturizace pokročilých atomových hodin.
A s fotonikou budeme pokračovat. Integrované fotonické obvody jsou velmi na vzestupu, ať už pro klasické nebo kvantové výpočty. Základním elementem těchto fotonických obvodů jsou miniaturní vlnovody. A ty jsou také největším zdrojem ztrát ať už kvůli pohlcení, proklouznutí ven nebo zpětným odrazům kvůli i sebemenším nedokonalostem. Výzkumníci se tedy snaží maximálně eliminovat takové nedokonalosti. Ale nikdy to nebude na 100%. Z elektrické nebo mikrovlnné oblasti máme možnost vytvořit jednosměrné vlnovody. Avšak nejnovější práce ukazuje, že něco takového není možné provést v optické oblasti. Všechny materiály a metamateriály, které používáme pro nízko-ztrátové obvody tak jsou na bázi křemíku a jiných. Avšak tyto materiály mají tzv. časově-reverzní symetrii, to znamená, že vždy umožňují zpětný odraz již z principu. Výsledek je, že pro jednosměrné vlnovody bychom potřebovali vyvinout úplně nový metamateriál, ale zatím žádná takový neexistuje. I to je občas věda, že některé věci v nějakém rozsahu zkrátka nejdou.
Vzdělávání
Dnes je mezinárodní kvantový den!
Izraelský startup Classiq oznámil spuštění programu Classiq for Academia. Jedná se o program jehož cílem je seznámit akademiky a studenty právě s touto platformou, která se zaměřuje na high-level generování kvantových obvodů. Program je nyní nabízen zdarma.
Kvantový byznys, investice, granty
Na The QUantum Insider nyní vycházejí články popisující situaci v jednotlivých zemí, například USA, Francie, Německo nebo Čína.
Napsat komentář
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.