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

Začátek roku – předpovědi a ohlédnutí

A se svým „kvantovým kaleidoskopem“ přišel i server HPCwire. Je to delší čtení, takže jen vypíchnu následující: počet qubitů a jejich typů roste. Přibylo dost procesorů na bázi neutrálních atomů a začínají růst i kvantové tečky. Jen Majorana qubity tu zatím nejsou. ■ Hodně se rozrost hybridní přístup, tedy kombinace klasického a kvantového software. Příkladem roku je QODA od NVIDIA. ■ Kvantový trh je stále poměrně malý, v roce 2025 bychom se měli dostat na 1.2 miliardy USD. Zde píšou, že jedním z překvapení, které by mohlo vystřelit jsou kvantové generátory náhodných čísel. ■ Uvidíme více a více reálných use cases. Ale uvidíme kvantovou výhodu? ■ A samozřejmě PQC jen poroste a to hodně rychle.

A s takovým vlastním shrnutím a očekáváními přišlo i Atom Computing. A co předpovídají? Rok 2023 by mohl ukázat dobrou škálovatelnost procesorů z neutrálních atomů. ■ Bude větší důraz na use cases pro současné nedokonalé kvantové počítače (NISQ). ■ Odhadují, že přední cloudový lídři zdvojnásobí kvantové služby a přístupy ke kvantovým počítačům. ■ Kvantové investice opět budou trhat rekordy. ■ Diverzita a inkluze, to bude téma v tomto oboru. ■ Regionální centra excelence různě po světě umožní bližší spolupráci mezi komerční a akademickou sférou.

Kvantové počítače

Rychlé novinky: Pasqal vydal své studio Pulser Studio (tzv. no-code vývojová platforma) pro řízení kvantového počítače na bázi neutrálních atomů na nejnižší úrovni a dostupný v režimu beta testu. Brzo by měl být dostupný i na cloudu, kde půjde využít reálný hardware. Více o Pulser Studiu např. tady. ■ IBM uvolnilo další kvantový procesor s 127 qubity zvaný Sherbrooke. Jedná se již o třetí iteraci původního Eagle s mnoha vylepšeními a zatím se jedná o nejvýkonnější kvantový procesor u IBM. ■ Google vydal Cirq 1.1.0.

Na MIT Technology Review najdete pěkný článek o tom, co lze očekávat v oblasti kvantových počítačů. Tento rok většina vývojářů nebude dělat velká oznámení, ale spíše budou konsolidovat současný výzkum a pokroky a spíše zvyšovat kvalitu toho, co mají nyní, jako lepší qubity, lepší komunikace mezi procesory atd. Rozhodně to stojí za přečtení.

Výzkumníci z Bar-Ilan University (Izrael) ukázali nový postup pro fabrikaci fluxoniových qubitů, které navíc vykazují velmi dobré vlastnosti jako je dlouhá doba koherence a také jejich lepší kontrolu. To zatím byly ty největší překážky pro plné uplatnění tohoto typu supravodivých qubitů. Ony totiž v teorii nabízejí větší rychlost i vyšší fidelitu.

Další vylepšení fluxoniových qubitů předvedli i výzkumníci Karlsruhe Institute of Technology, kde vlastní supravodivý obvod je vyroben z granulovaného hliníku (grAl). Ale to není ta nejzásadnější novinka. Nejdůležitější komponentou supravodivého obvodu je tzv. Josephsonův můstek, kde vlastně „sedí“ vlastní qubit. A i ten doznal zásadních změn, který se skládá také z grAl a má i jinou formu. Proto tento typ supravodivého qubitu nazvali gralmonium qubit. Zatím je výzkum stále na začátku, nicméně gralmoniové qubity by mohly být jednodušší na výrobu a hlavně stabilnější qubity, tedy s delší dobou koherence.

Spinové qubity (kvantové tečky) se řídí pomocí mikrovlnného signálu, který výhradně tvoří magnetické pole. Avšak v roce 2020 v Austrálii náhodou objevili, že spinové qubity lze ovládat i pomocí elektrického pole a dává to ještě lepší výsledky. Nyní výzkumníci ze startupu Dirac a UNSW Sydney dotáhly tento objev do funkčního celku a v Nature publikovali spinové qubity řízení elektrickým signálem. Řízení pomocí elektrického signálu je jednodušší hlavně ve smyslu, že řídící komponenty jsou menší a mají i méně součástí. Tím pádem i představují menší problém při velkém počtu qubitů (každý qubit potřebuje svoje řízení) a rovněž je to vyrobitelné CMOS technologií. Odborně se metoda nazývá intrinsic spin-orbit EDSR.

Kvantový software a algoritmy

Další velkou personou v kvantových počítačích je Seth Lloyd z MIT, který stojí za HHL algoritmem, návrhu QRAM ale má za sebou i další významné příspěvky v oblasti kvantové informatiky a optiky. Více o něm a jeho počinech zde.

Kvantové sítě

Vědci z University of Bath přišli s novým vylepšením optických vláken s využitím matematické topologie. Základní vlastností tohoto vylepšeného vlákna je, že vede světlo lépe i když vlákno zkroutíme nebo ohneme – to je většinou je problém. Tím spíše pro kvantovou komunikaci.

Kvantový byznys, investice, granty

D-Wave System uzavřel dohodu o přeprodeji jejich služeb a kvantových annealeru se společností Davidson Technologies která působí spíše v obranném sektoru. Lze tak očekávat, že D-Wave se bude ještě více angažovat v obranném průmyslu.

Oxford Ionics (OI) v rámci investičního kola Serie A získalo investice 36.5M USD. OI, jak již název napovídá, pracuje na kvantových procesorech z uvězněných iontů. Avšak má i jednu specialitu. Obecný přístup k uvězněným iontům je, že je kontrolujete pomocí laseru. Což je trochu větší technická komplikace, když roste počet qubitů. V OI mají vlastní patentovaný systém Electronic Qubit Control (EQC) pro řízení qubitů, který vypadá dost zajímavě.

Začátek roku a hned tu máme ohlášenou první akvizici. Konkrétně IonQ koupil startup Entangled Networks. Entangled Networks je poměrně mladý startup z roku 2021 z Kanady, který vyvíjí hardwarové a softwarové řešení pro propojení několika kvantových procesorů do jednoho celku v rámci datacenter. To docela nahrává do plánů IonQ, které minulý rok oznámilo, že jejich strategie pro škálování jejich kvantových procesorů nahoru bude skrze moduly, které budou navzájem propojeny. A zde bude hlavní přínos Entangled Networks.

IBM uzavřelo rámcový kontrakt s australskou vládou v hodnotě 725M USD. Ten se týká širokého spektra služeb a systémů od IBM a to včetně kvantových počítačů. Teoreticky až 96 různých australských agentur může začít pracovat s kvantovými počítači od IBM.

Společnost Zapata provedla průzkum mezi 100 společnostmi napříč světem a tady jsou výsledky. ■ 4% společnostní jsou již v pokročilé fázi osvojování kvantových počítačů, 29% jsou na začátku, 42% to plánují a 26% nemají zatím žádné plány kolem kvantových počítačů. ■ Z těch, co už pracují s kvantovými počítači, tak 71% mají na tuto aktivitu rozpočet větší než 1M USD. To je hodně velký nárůst. A 30% věří, že během 2023 by mohli dosáhnout na nějakou konkurenční výhodu v dané oblasti. ■ Zajímavé je, že více než polovina nasazuje kvantové počítače rychleji, než nasazovali AI. ■ Drtivá většina dotázaných se také obává vendor lock-in (proprietárního uzamčení). ■ A 63% účastníků již pracuje na budoucí implementaci PQC.