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

Kvantovky v Česku

Máme tu další krásný zářez vědců z Palackého Univerzity v Science Advances. Spolu s dalšími kolegy z EU a USA vyvinuli neuronovou síť pro přesnou a rychlou analýzu kvantového provázání. Obecně, kvantifikace kvantové provázanosti je značnou výzvou. Avšak zde vyvinutý nový postup je přesnější a vystačí si i s neúplným měřením a navíc je nezávislé na měřícím zařízení.

Kvantové počítače

Australský Q-Ctrl a britský Oxford Quantum Circuits (OQC) to dali dohromady a hned ukázali zajímavé výsledky. OQC pracuje na supravodivých kvantových počítačích, kde vyvíjí vlastní proprietární systém zvaný Coaxmon, který sám o sobě je velmi zajímavý. Ale v kombinaci se systémem pro potlačení kvantových chyb od Q-Ctrl, jsou výsledky mnohonásobně lepší a rozdíl roste s počtem qubitů. Teda například na 8 qubitech (kvantový procesor Lucy) je zlepšení 146 násobné v případě Berstein–Vaziraniho algoritmu. To jen podtrhuje význam kombinace optimalizace kvantových obvodů, korekce chyb a klasického AI dohromady. Tohle Q-Ctrl dělá hodně dobře.

Pěkný příspěvek o vývoji množství qubitů různých technologií v čase najdete na Quantum Zeitgeist. V článku najdete podobné grafy jako níže pro jednotlivé typy qubitů. Nicméně pozor, množství qubitů ještě nic neříká o kvalitě. Třeba když se podíváte na uvězněné ionty, ty začaly na hodnotě kolem 35 qubitů, dnes je to spíše 20 qubitů, ale se značně zlepšenou kvalitou.

V Rusku se konal event Future Technologies Forum Computing and Communications, který se z velké části zaměřil na kvantové technologie. Dokonce tam měl proslov sám Putin. Podívejme se, o čem se tam jednalo. Putin vyzval k větší soběstačnosti v kvantových technologií (jinak to ani nejde, je tu všeobecný ban na dovoz těchto technologií) # Putin zdůraznil důležitost kvantové komunikace # Putin navrhl tzv. Megagrants projekt, který by měl nabízet granty s více penězi na delší dobu, aby nalákal i vědce z venku. Při příležitosti této události, Putinovi byl představen národní kvantový počítač se 16 qubity. To, že Rusko na kvantovém počítači pracuje je známo. Konkrétně na tom pracuje Rosatom, které tuto ambici oznámil již před pár lety. A na rovinu, je to společnost, která si to finančně, a i odborně asi může dovolit. Představený kvantový počítač by snad měl být na bázi uvězněných iontů a údajně na něm Rosatom běžel nějaké užitečné simulace molekul. Údajně navíc pracují na provázání uvězněných iont na fotonické qubity. Na druhou stranu, žádný vědecký článek tu nemáme, takže bychom měli být opatrní v hodnocení. Ať už si myslíme o Rusku cokoliv, pravda je, že historicky je velmi silné ve fyzikálních vědách i když po pádu SSSR velká část vědců odešla, tak ne všichni. Navíc konkrétně výzkum kolem uvězněných iontů probíhá už od 2015, kdy jej Rusko použilo do atomových hodin pro svůj navigační systém GLONASS. A poslední novinkou je, že téma kvantových technologií chce Rusko přednést na summitu BRICS, kde zvláště s Indií jednání na toto téma už probíhá.

Zajímavý článek ohledně kvantového řízení kvantových počítačů a to co vše znamená najdete zde.

Americký startup EeroQ vyšel ze stealth modu a představil svůj kvantový procesor zvaný Wonder Lake. Zatím se nejedná o funkční procesor nebo prototyp, ale o jeho návrh, který momentálně jde do výroby. Qubity jako takové budou využívat elektronů (tedy spinu), který je umístěn na tekutém héliu. Kormě hélia, zbytek čipu bude vyráběn CMOS technologií. Čip by měl zvládnout až 2432 qubitů s jen 30 řídícími linkami – to je hodně slušný. Zde jejich přístup je vyrobit hodně qubitů a následně je vylepšovat, ostatní to dělají naopak. Jejich simulace předpovídají, že doba koherence je >10 sekund, 99.9% fidelity kvantových operací, vysoká konektivita apod. Jako hodně slušný výčet. Až od výrobce dostanou CMOS část, tak to naplní héliem a začnou to testovat, tak uvidíme, jak jim to vyjde, snad dobře. Na této architektuře pracovali šest let a jsou jediní, kdo na takovémto přístupu pracují.

Kvantové algoritmy a software

IBM vydalo zajímavý příspěvek na svém blogu ohledně možného zrychlení Metropolis-Hastingsova algoritmu na kvantových počítačích. Metropolis-Hastingsův algoritmus je typ Monte Carlo algoritmu pro získání posloupnosti náhodných vzorků z pravděpodobnostního rozdělení, pro které je přímé vzorkování obtížné. Používá se ve statistice nebo fyzice, například pro numerické integrování.

Google Quantum AI vydalo novou verzi svého kvantového frameworku Cirq v1.2.0. Nová verze přináší vylepšené odhadování kvantových zdrojů (počet qubitů a kvantových operací), spousta novinek kolem korekce kvantových chyb či v abstrakci na vyšší úrovni.

Jedno z čím dál častěji zmiňované uplatnění jsou optimalizace v energetice. Dnešní energetické soustavy jsou velmi komplexní, a to i jejich řízení – musíte regulovat zdroje dle špiček, například když moc fouká nebo svítí, omezíte uhelné zdroje, dále můžete regulovat, kudy to teče a i jen malá chyba, třeba zbytečné odstavení uhelky je velmi drahé. Takže lepší optimalizace a vyhodnocení situace je velmi vítané. Více o tom, jak už v této oblasti zkouší kvantové počítače tady.

Kvantová bezpečnost

NIST, který pracuje na standardizaci kvantově odolných algoritmů (PQC), představil 40 nových kandidátů na PQC v rámci druhé výzvy. První výzva skončila výběrem 4 finalistů, kteří budou standardizováni. nicméně je to počet nedostatečný, proto je tu i druhá výzva zaměřená na digitální podpisy. Uvidíme, kolik jich projde až na konec, asi jich zase moc nebude. Protože jsem na mailing listu NIST PQC fóra, tak vidím, že sedm jich již je na odstřel.

European Policy Centre vydalo report ohledně evropské agenty kvantové kyberbezpečnosti, tedy přechod na kvantově odolné šifrování (PQC). Výsledkem je šest doporučení: vytvoření koordinačního akčního plánu na úrovni EU pro přechod na PQC # ENISA by měla k tomuto vytvořit skupinu expertů tvořenou národními experty. # Centrální pomoc v určení priorit (kde na PQC přejí nejdříve) a tlačit na tzv. kryptoagilitu, tedy schopnost snadno změnit šifrovací algoritmus. # Lepší koordinace mezi Evropskou komisí, členskými státy, jejich kyberbezpečnostními úřady a ENISA. # Podpora technické koordinace na úrovni EU hlavně pro oblast výzkumu kolem PQC. Náš kyberbezpečnostní úřad, NÚKIB, údajně něco připravuje, tak uvidíme.

Kvantové technologie

Quantum Computing Inc představilo první kvantový fotonický vibrometr (QPV). Tedy zařízení na úrovni jednotlivých fotonů, které měří frekvenci vibrace vzdáleného objektu. A rozlišení je obrovské, umí rozeznat vibrace už jen s 100 nm amplitudou. Má to i spektroskopické schopnosti, tedy z jakých materiálů se to skládá, jaké je mechanická integrita apod. Více na jejich stránkách.

Kvantový byznys, investice, granty

Jedna malá ukázka, jak by se mělo investovat do kvantových technologií. V Nizozemí, které je v oblasti kvantových počítačů a komunikací jedna z nejlepších zemí, mají organizaci Quantum Delta NL. Tato organizace ještě posiluje již silný zdejší kvantový ekosystém, je to takový katalyzátor. Ještě více integruje 5 kvantových hubů v Nizozemí, poskytuje granty, poskytuje služby akcelerátoru pro startupy, investice, navazuje vztahy v zahraničí pro spojení s Nizozemí, zaměřuje se i na sociální aspekty kvantové revoluce, atd. A k těm grantům. Otevřeli výzvu (již druhou) určenou pro SME (malé a střední podniky, tedy včetně startupů) na téma kvantových inovativních projektů. Projekty pak hodnotila komise skládající se z vědců, investorů a podnikatelů. Projekty musely být inovativní, s dobrým potenciálem, rozumným plánem a ekonomickou životaschopností. V této druhé výzvě rozdali 4.73M EUR sedmi podnikům.

Zhodnocení kvantového Q2 2023: nové investice celkem za 108M USD do 16 projektů; velký rozjezd Jižní Koreji s 2.3 miliardami USD pro kvantové technologie.