Přinášíme vám týdenní přehled ze světa kvantových počítačů, softwaru, algoritmů, sítí, kryptografie a technologií, včetně kvantového byznysu a investic.
Kvantové počítače
Jak jsme již psali, IBM oznámilo plán investovat během příštích pěti let více než 10 miliard dolarů do kvantových technologií. A co s tím budou dělat? Jejich cílem je uvést do provozu první rozsáhlý fault-tolerant kvantový počítač do roku 2029. Investice mají pokrýt nejen vývoj samotných procesorů, ale také výrobu čipů, rozšiřování infrastruktury, akvizice a budování širšího průmyslového ekosystému kolem kvantového computingu. Součástí strategie je i projekt Anderon, tedy samostatná americká foundry zaměřená na výrobu kvantových čipů, která vzniká s podporou CHIPS Act a do níž IBM přispěje miliardou dolarů spolu s technologiemi, duševním vlastnictvím a částí odborného týmu. Firma zároveň opět potvrdila roadmapu systému IBM Quantum Starling, který má využívat logické qubity chráněné pomocí pokročilých qLDPC korekčních kódů a být schopný provádět dlouhé výpočty bez akumulace chyb, což je klíčová podmínka pro prakticky využitelné kvantové výpočty.
D-Wave zveřejnila novou roadmapu pro své gate-model kvantové počítače, která počítá s dosažením systému se 100 logickými qubity schopného provést více než milion operací do roku 2032. Firma přitom sází na vlastní supravodivou architekturu tzv. dual-rail qubitů, u níž je detekce velké části chyb zabudována přímo do hardwaru. Podle D-Wave by tento přístup mohl výrazně snížit počet fyzických qubitů potřebných pro kvantovou korekci chyb oproti konvenčním architekturám. Roadmapa zahrnuje několik mezikroků, od systémů s desítkami až stovkami fyzických qubitů v druhé polovině dekády až po první logické qubity kolem roku 2030. Oznámení je zajímavé i tím, že D-Wave byla dosud známá především svými annealing systémy pro optimalizační úlohy; nyní se výrazněji hlásí také k univerzálním gate-model počítačům a fault-tolerantnímu computingu.
Finský projekt QScale, vedený VTT ve spolupráci s Aalto University a Tampere University, se zaměřuje na jeden z méně viditelných, ale zásadních problémů škálování kvantových počítačů: distribuci řídících signálů k velkému počtu qubitů. Současné supravodivé systémy používají rozsáhlou síť elektrických kabelů vedoucích do kryostatu, která při růstu počtu qubitů přináší značnou tepelnou zátěž a energetickou spotřebu. QScale proto kombinuje optické telekomunikační technologie s supravodivými obvody generujícími velmi přesné nízkošumové elektrické signály a snaží se část této infrastruktury nahradit optickým přenosem. Cílem je vytvořit modulární technologii umožňující řízení výrazně větších kvantových systémů bez dramatického růstu spotřeby energie. Projekt má běžet tři roky, disponuje rozpočtem téměř 7 milionů eur a jeho ambicí je připravit technologii pro komerční využití v příští dekádě.
Společnost Xanadu oznámila širší zpřístupnění svého fotonického kvantového počítače Borealis prostřednictvím cloudové infrastruktury. Borealis je založen na kontinuálních proměnných a Gaussian Boson Sampling architektuře, kde se výpočet provádí pomocí stlačených stavů světla procházejících rozsáhlou optickou sítí. Zařízení, které bylo původně využito při demonstraci kvantové výpočetní výhody, je nyní dostupné širší komunitě výzkumníků a vývojářů bez nutnosti přímého přístupu k experimentálnímu hardwaru. Xanadu tím navazuje na svou dlouhodobou strategii budování cloudového ekosystému kolem fotonických systémů a softwarové platformy PennyLane. Borealis přitom patří mezi nejvýznamnější fotonické kvantové systémy dostupné přes cloud a už v roce 2022 byl zpřístupněn veřejným uživatelům jako první fotonický kvantový počítač spojený s demonstrací kvantové výpočetní výhody.
Microsoft představil vylepšenou verzi svého Majorana qubitu, která je součástí nové generace čipu Majorana 2. Hlavní novinkou je výrazné prodloužení tzv. parity lifetime na přibližně 20 sekund a více než tisícinásobné zlepšení rychlosti měření Majorana parity oproti předchozí generaci. Firma toho dosáhla úpravou materiálové struktury qubitu, která podle zveřejněných údajů více než zdvojnásobila tzv. topologickou mezeru (topological gap), tedy parametr související s odolností systému vůči nežádoucím excitacím a chybám. Právě stabilita kvantového stavu a možnost jeho rychlého a spolehlivého vyčítání patří mezi klíčové překážky topologického přístupu, na kterém Microsoft pracuje již řadu let. Nový návrh byl implementován do čipu Majorana 2, který má sloužit jako základ pro další experimenty směřující k větším topologickým kvantovým procesorům.
A ještě jednou k Microsoftu. Microsoft využívá agentic AI napříč celým vývojem čipu Majorana 2, nikoliv pouze pro návrh materiálů. AI agenti pomáhají analyzovat téměř dvacet let interních výzkumných dat, hledat souvislosti mezi různými obory, automatizovat měření v laboratoři, optimalizovat materiálový výzkum a odhalovat výrobní problémy, které by mohly uniknout lidské pozornosti. Firma uvádí, že agenti dokážou zkrátit experimentální cykly tím, že automaticky vyhodnocují výsledky, navrhují další kroky a pomáhají výzkumníkům rychleji testovat nové návrhy kvantových součástek. Podle Microsoftu se AI používá také ke správě složitých závislostí mezi jednotlivými částmi vývoje, protože konstrukce topologických qubitů vyžaduje koordinaci materiálového výzkumu, výroby, měření i teoretického modelování. V článku zaznívá i vyjádření Chetana Nayaka, podle kterého se agentic AI stala natolik běžnou součástí pracovních postupů, že ji tým využívá od jednoduchého shrnování informací až po generování nových hypotéz pro další experimenty.
Atom Computing oznámil první úplnou demonstraci kvantové korekce chyb pomocí torického kódu (toric code) na kvantovém počítači z neutrálních atomů. Firma ukázala, že s rostoucím počtem qubitů klesá chybovost logického qubitu, což je jedna ze základních podmínek pro praktickou kvantovou korekci chyb. Součástí experimentu bylo opakované provádění korekčních cyklů po mnoho kol za sebou, přičemž systém dokázal dlouhodobě uchovávat kvantovou informaci i během průběžného měření a obnovování qubitů. Klíčovou roli zde hrála schopnost platformy dynamicky přesouvat atomy v optických pastech, nahrazovat ztracené atomy novými a současně zachovat informaci uloženou v logickém qubitu. Podle firmy jde o první demonstraci vícenásobné a dlouhodobě udržované kvantové korekce chyb na neutral-atom architektuře a o jeden z prvních případů vůbec, kdy byl torický kód provozován opakovaně v režimu připomínajícím budoucí fault-tolerantní systémy.
Kvantový software a algoritmy
PsiQuantum zpřístupnila široké veřejnosti svou softwarovou platformu Construct, která byla dosud používána interně pro vývoj algoritmů určených pro fault-tolerantní kvantové počítače. Platforma je zaměřena na návrh a analýzu algoritmů běžících na logických qubitech a obsahuje několik specializovaných nástrojů, mimo jiné vizuální editor obvodů Circuit Designer, knihovnu Workbench pro vývoj rozsáhlých algoritmů a Resource Analyzer pro odhad potřebných výpočetních zdrojů. Na rozdíl od většiny dnešních kvantových vývojových prostředí není Construct navržen pro NISQ zařízení s desítkami qubitů, ale pro budoucí systémy s vysokou úrovní korekce chyb, kde algoritmy mohou zahrnovat stovky logických qubitů a miliardy operací. Součástí platformy je také cloudové vývojové prostředí dostupné přes prohlížeč, které umožňuje pracovat bez lokální instalace nástrojů. PsiQuantum uvádí, že cílem je umožnit výzkumníkům a vývojářům připravovat aplikace ještě předtím, než budou velké fault-tolerant systémy k dispozici.
Kvantová bezpečnost a sítě
Společnost QuDef uvedla platformu SQOUT, kterou označuje za první nástroj zaměřený výhradně na analýzu bezpečnostních rizik v systémech kvantové komunikace a zejména v sítích využívajících QKD. Platforma neslouží k provozu samotné kvantové komunikace, ale k modelování architektury systému, identifikaci zranitelností a vyhodnocování možných scénářů útoku. Zaměřuje se především na praktické problémy, které se v QKD objevují mimo teoretické bezpečnostní modely, například postranní kanály, zranitelnosti detektorů, chybné implementace nebo porušení předpokladů, na nichž bezpečnost protokolů stojí. SQOUT má poskytovat jednotné prostředí pro provozovatele sítí, auditory, certifikační autority i výrobce zařízení, kteří potřebují posuzovat rizika kvantových komunikačních systémů podobným způsobem, jako se dnes hodnotí bezpečnost běžné IT infrastruktury.
Jeden z nejvýznamnějších kryptografů, Daniel J. Bernstein, vydal článek, kde analyzuje několik historických chyb nalezených v implementacích ML-DSA (standardizované verze algoritmu Dilithium) a ukazuje, že některé z nich umožňovaly útočníkovi získat soukromý klíč z relativně malého počtu podpisů. Místo útoku na samotnou matematiku algoritmu se zaměřuje na implementační chyby v kódu, například nesprávné zpracování určitých mezních stavů při generování podpisu nebo nedostatečné ověřování interních podmínek algoritmu. Článek obsahuje konkrétní rekonstrukce útoků proti několika historickým zranitelnostem a argumentuje, že při masovém nasazování postkvantových podpisů bude právě kvalita implementace představovat významné riziko. Bernstein zároveň upozorňuje, že složitost některých moderních podpisových schémat zvyšuje pravděpodobnost vzniku podobných chyb a že bezpečnost standardu nelze posuzovat pouze podle teoretické odolnosti použité matematiky.
Kvantový byznys, investice a politika
Francouzský výrobce kvantových počítačů Quobly získal 115 milionů EUR v investiční sérii A. Quobly pracuje na křemíkových spinových qubitech a první kvantový počítač dostupný skrze cloud by měl být představen ještě letos.
Australský QuantX získal seed investici 5 milionů USD. QuantX pracuje na optických kvantových hodinách.
A včera (4.6.) vstoupila na burzu NASDAQ společnost Qunatinuum pod zkratkou QNT.
Napsat komentář
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.