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

Kvantové počítače

Minulý rok jsme tu psali o tom, že výzkumníci z University of Chicago vytvořili hybridní procesor na bázi neutrálních atomů, kde použili dva různé druhy atomů – rubidium a cesium. Nyní tento koncept rozvedli dál na základě teoretických návrhů. A to tak, že neutrální atomy rubidia pracují jako klasické qubity. Avšak ty z Cesia se nepoužívají pro uložení a práci s kvantovými daty, ale pro měření šumu v okolí. Kvantové chyby jsou v převážné většině způsobené vlivy v blízkém okolí. Takže myšlenka je, že kolem klasického qubitu budeme mít několik těch měřících, které by měly zachytit okolní vlivy vedoucí ke kvantovým chybám, a na základě toho pak provést kvantové korekce na výpočetním qubitu.

Qubity na bázi supravodivých obvodů jsou takovým širším hřištěm pro hraní. Spousta typů qubitů jsou na bázi jednotlivých částic jako je foton, atom, jádro, nebo elektrony v kvantové tečce. Tam s tím moc udělat nemůžete. Například atomy jsou všechny stejné. Ale u supravodivých qubitů máme miniaturní supravodivý obvod, kde dochází ke kvantovému chování které popisujeme tzv. kvazičásticí transmon. V tomto smyslu je zde i velký prostor pro materiálový výzkum samotného supravodivého obvodu. Například vědci z Brookhaven National Laboratory použili supravodivý kov jménem Tantal (Ta 73, tvrdý korozivzdorný velmi chemicky netečný kov, používá se pro chirurgické nástroje či implantáty), který vykazuje mnohem delší dobu koherence supravodivých qubitů. Avšak stále plně nerozumíme, proč tomu tak je a je to předmětem aktuálního výzkumu.

V Číně upgradovali svůj kvantový procesor Zuchongzhi-2 z 66 na 176 qubitů, který je nyní dostupný online pro uživatele.

Atom Computing poprvé dosáhl na schopnost měření qubitů uprostřed kvantových obvodů (tzv. mid-circuit measurement) na neutrálních atomech. Velmi pěkný pokrok. Dosud tuto schopnost jsme viděli jen u supravodivých qubitech a těch z uvězněných iontů. Tady to byla o něco větší výzva kvůli tomu, že potřebujete změřit jen jeden atom v poli mezi ostatními. Navíc se čím dál více zdá, že tato funkcionalita bude klíčová pro efektivnější korekci kvantových chyb.

Poslední dobou se hodně psalo o vytváření ne-Abelovských stavů vedoucích k topologickým qubitům na kvantových procesorech. Pro zájemce, poměrně přístupně a hlouběji o tom píšou tady.

Kvantový software a algoritmy

A máme tu další ukázku kvantového strojového učení, tentokrát pro klasifikaci malware. Samozřejmě ve výsledku zdaleka to není pro reálné nasazení a není to lepší než co máme nyní. Nicméně, co je velmi pozitivní je, že pro relativně dobré výsledky kvantové strojové učení se potřebovalo učit mnohem méně v porovnání s těmi klasickými. Tohle opravdu vypadá na obecnou výhodu.

qBraid ve formě open source vydal své SDK, které je schopné mezi sebou transpilovat (převést) kvantové obvody napsané v Qiskit, Cirq, Amazon Braket, PyQuil, PyTKET a OpenQASM a ještě je poslat na výpočet v rámci IBM a AWS cloudu.

Vědci z IonQ publikovali první větší práci na téma simulace lidských kognitivních schopností na kvantových počítačích. Již nějaký čas je známo, že některé kognitivní procesy se lépe popisují kvantovou pravděpodobností, ale dosud nikdo neprovedl žádný větší experiment až doteď. V této práce vědci představili základní kvantové obvody na téma lidského rozhodování (human decision-making). Zatím se jedná jen o začátek a spíše úvod. Zatím nelze říci, že kvantové počítače pak dosáhnou lepších kognitivních schopností než lidé, ale může to být další impuls pro již tak nastartované generativní AI.

Kvantové sítě

Vědci z University of Geneva představili integrovaný čip pro kvantovou distribuci klíče (QKD). Dnes, komerční i ty nejvýkonnější QKD zařízení používají optický (diskrétní) systém, to znamená, že uvnitř je komplexní systém různých optických zařízení. Zde vědci představili integrovanou verzi, která konkrétně implementuje třístavový BB84 protokol s návnadou (decoy QKD) s modulací v časové doméně. Externě je už pak jen potřeba připojit detektor a laser coby zdroj fotonů. Výsledný prototyp čipu vykazuje vysokou rychlost a nízké ztráty podobně současným standardním QKD systémům. A bude se už jen dále zlepšovat. Na výzkumu spolupracuje i ID Quantique.

ID Quantique se zapojuje do projektu Eagle-1, prvního QKD satelity financovaného ESA a EU. Role ID Quantique bude dodat svůj kvantový generátor náhodných čísel (QRNG), který již má certifikovaný pro satelity. QRNG bude součástí QKD modulu na kterém pracuje společnost TESAT. Jen dodejme, formálně je QRNG důležitou součástí matematického důkazu, ze QKD je bezpečné, neodposlouchávatelné.

Čínští vědci z University of Science and Technology of China dosáhli nového rekordu a demonstrovali QKD na vzdálenost 1002 km skrze optické vlákno bez opakovačů (spoj bod-bod). Konkrétně použili tzv. twin-field (TF) QKD protokol. Předchozí rekord byl 830 km a opět z Číny. Nicméně tato metoda je zatím velmi pomalá, konkrétně 0.0034 bitů šifrovacího klíče za sekundu.

Ostatní

Chcete LEGO stavebnici ve formě kvantového počítače od IBM? Tak jej podpořte tady. Návrh této stavebnice už prošel prvním kolem a nyní pro realizaci je potřeba nasbírat 1000 podporovatelů během jednoho roku.

Kvantový byznys, investice, granty

S Quantinuum spolupráci uzavřela i HSBC banka. Jedná se o multiprojektovou spolupráci se zamřením na využití kvantových počítačů ve finančním sektoru a konkrétně kybernetická bezpečnost, detekce podvodů a zpracování přirozeného jazyka.

China Telecom ohlásilo investici 3 miliardy Juanů (434M USD) na vytvoření China Telecom Quantum Information Technology Group. Čína už nyní je lídr v kvantových komunikacích a tímto svou roli dále posiluje.

Zapata Computing spolupracuje s BMW na kvantově inspirovaném AI pro optimalizaci výrobního procesu.

Jedna z těch méně příjemných, ale nevyhnutelných novinek. D-Wave začal spolupracovat s Interpublic Group Partner na kvantové optimalizace reklam a marketingu.