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

Začátek roku – předpovědi a ohlédnutí

Své tři předpovědi vyslovil i John Prisco (poměrně výrazná osobna v kvantovém byznysu, SEO v Safe Quantum Inc.). 1) Bude tu růst společná snaha vzít nejslibnější technologie na různé bázi a dát je dohromady za účelem postavení výkonného kvantového počítače rychleji. 2) Bude tu větší zaměření na QKD jako alternativní cestě ke kyber bezpečnosti. Zde je jasným lídrem Čína těsně následovaná EU. USA jsou trochu více pozadu. 3) Uvidíme, že více US společností se pokusí postavit vlastní privátní QKD sítě.

Kvantové počítače

IBM nedělá jen kvantové počítače pro cloud, ale přímo je i prodává. A již jsem několikrát zmínil, že nyní připravuje i novou verzi, tzv. IBM Quantum System Two. Tady najdete pár obrázků.

Mnoho lidí zaujalo přístup ke kvantovém počítači jako k desktopu. V této souvislosti jsem psal hlavně o SpinQ. Ale SpinQ není jediný, který na něčem takovém pracuje. Například australsko-německý Quantum Brilliance pracuje na hybridním systému z NV center a spinu 13C, který rovněž může pracovat při pokojové teplotě a hlavně investují do miniaturizace. Jejich ambice je dostat se na velikosti vhodné pro mobilní zařízení. Jiným příkladem je Riverlane, který pracuje na kvantovém operačním systému a mimo jiné se zaměřují i na kvantové počítače o desktopové velikosti společně s SEEQC. Více si můžete přečíst zde.

D-Wave nyní na FLoridě mělo svou výroční konferenci Qubits 2023, kde mluvilo o svých pokrocích. Takže co je nového? ■ D-Wave stále pracuje na svém budoucím annealeru Advantage2 s 7 000 qubity postaveném na nové architektuře Zephyr, kde meziqubitová propojenost bude na 20 (v současnosti je to 15). Dále by tam měla být delší koherence, méně chyb, atd. Advantage2 by měl být připraven na konci 2023 či začátku 2024. ■ D-Wave rovněž poskytlo info o vývoji univerzálního kvantového počítače (kvantový annealer je možná dobrý pro optimalizace, ale pro strojové učení, chemické simulace a jiné je lepší univerzální kvantový počítač). Taky je známo, že pracují na supravodivých qubitech, jako u annealeru. Nyní již mají jedno a dvou qubitové demonstrátory, kde testují jednotlivé technologie, jako například lepé škálovatelný vyčítací systém. Paralelně pracují i na designu logických qubitů. Zatím odhad je, že vývoj je tak na 7 let, než budou mít opravdu užitečný univerzální kvantový počítač. Maiztím pravděpodobně budou skrze cloud na testování k dispozici meziprodukty, podobně jako u IBM. D-Wave v rámci svého frameworku Ocean také spustilo simulátor univerzálního kvantového počítače. ■ Dále byly prezentovány vylepšení pro constrained quadratic model (CQM) hybrid solver. ■ Nakonec se pochlubily i některými zákazníky, jako jsou Mastercard, Davidson Technologies, Recruit Group, Pattison Food Group či SavantX. Ještě více informací pak najdete tady.

A velmi pěkný článek ohledně kvantových počítačů na bázi neutrálních atomů najdete na blogu The Quantum Leap. Zvláště užitečný můžete najít popis rozdílu mezi analogovým a digitálním kvantovým počítáním.

A narazil jsem na jiný blog, kde pěkně a přístupně vysvětlují princip fungování kvantových bitů na bázi uvězněných iontů. Ten popis je už více o fyzice, ale stojí za to.

Kvantový software

Xanadu je známé pro svůj vývoj fotonických kvantových počítačů, ale i svého open-source softwarového frameworku PennyLane. Zde bude Xanadu spolupracovat s Rolls-Royce (obrannou a leteckou divizí, ne automobilovou) na dalším rozšíření PennyLane o nástroje vhodné pro aerodynamické CFD simulace. Konkrétně chtějí implementovat tzv. Quantum Singular Value Transformation metodu.

Qiskit vydalo novou verzi modulu Nature v0.5.

Kvantová bezpečnost

Qrypt společně s Megaport (velký hráč v oblasti Network as a Service řešení, spojuje velká datacentra od AWS, Microsoft Azure, Google Cloud, …) spolu nasadili nad službou Megaport ONE kvantově odolné šifrování od Qrypt. Jejich řešení je postavené na software, který je schopný vygenerovat identické symetrické klíče na několika místech současně. Takže vlastně žádný klíč nepotřebujete přenášet. Nicméně je nutné podotknout, že řešení od Qrypt je proprietární a ne standardizované u NIST. Má to nějaké výhody ale i spoustu nevýhod – zvláště pokud by měla být zabezpečená komunikace mezi řešeními různých poskytovatelů.

Do kvantové bezpečnosti se pustil i Verizon. Ten již od roku 2020 testuje lokální QKD síť ve Washingtonu a nyní vybudoval další i v Bostonu. Testují různé varianty s opakovači stejně tak jako zařízení od různých výrobců. Dále Verizon testuje i VPN (virtuální privátní sítě) zabezpečené pomocí PQC (kvantově odolného šifrování). V tomto případě Verizon implementuje algoritmy, které budou standardizované u NIST. Verizon je operátor, který používá sítě například od AT&T a to již deklaroval být „quantum-ready“ v roce 2025.

PQC startup QuSecure spustil svou službu QuEverywhere. QuEverywhere je komplexní řešení pro kvantovou odolnost, které je univerzální ve smyslu nasazení na koncových stanicích (laptop, mobil) kde není nutné instalovat software. Zároveň QuSecure oznámil i velkého zákazníka v podobě VeroWay, což je významný hráč v oblasti bankovních technologií.

A i IBM má vlastní report o přechodu na PQC. IBM je i v oblasti PQC velmi aktivní, vlastně je i spolutvůrcem některých PQC algoritmů, které v NIST budou standardizovány, hlavně ty na bázi lattice. A postup vlastně doporučují podobný jako ostatní. Udělat analýzu stávajícího stavu, udělat risk assessment s ohledem na různý typ dat a pak přejít na PQC řešení. Následně pak sledovat tzv. threat landscape a reagovat na případné prolomení některých PQC nebo jiných zranitelností. Vzhledem k tomu, že jednou z hlavních vlastností PQC řešení by měla být krypto agilita, tak by neměl být moc velký problém přejít na jiné krypty.

Francouzská společnost 01 Communique uzavřela partnerství s Thales Group ohledně integrace PQC řešení IronCAP od 01 do Thales Luna HSMs („Hardware Security Modules“) od Thalesu.

Kvantové sítě

Qunnect oznámil, že svou testovací síť GothamQ v New Yorském Brooklynu rozšíří i na Manhattan, tím rozšíří spolupráci i s New York University a přiblíží se k poskytování kvantových služeb finančním společnostem sídlících na Manhattanu. Technické detaily nejsou publikované, ale síť by alespoň částečně měla fungovat v půlce 2023. Jinak do projektu GothamQ je zapojený i SandboxAQ.

Kvantové technologie

Vědci z University of California – Santa Barbara publikovali práci o novém výkonném zdroji jednotlivých fotonů. Jejich technologie je založena na 2D (jednoatomová vrstva) polovodičovém materiálu s defektem. Když se pak na daný defekt posvítí laserem, tak každý laserový puls vygeneruje jeden foton. Teoreticky, současné lasery jsou schopné vyslat každé tři až pět nanosekund – takže to by mohlo být hodně fotonů. Výroba samotná také není úplně jednoduchá, kde onu jednoatomovou vrstvu s defektem musíte přesně umístit do vlnovodu. Na druhou stranu je to docela kompatibilní s CMOS technologií. Vypadá to nadějně, ale je na tom ještě hodně práce.

Kvantové vzdělávání

QURECA spouští projekt QTIndu (Quantum Technology Courses for Industry) financovaný EU jehož součástí je pak dalších 11 institucí. Cílem projektu je vytvoření školicích programů pro kvantové technologie specifické pro různé průmyslové obory.

Kvantový byznys, investice, granty

Quantum Machines dosáhlo na investice v sérii B za 20M USD.

Kanadská vláda si uvědomuje význam kvantových technologií. Z toho důvodu připravila národní kvantovou strategii a slíbila rozpočet v hodnotě 360M USD. Ve své strategii definují tři klíčové oblasti – kvantové počítače, kvantová komunikace a kvantové senzory. Peníze pak do kvantového ekosystému potečou skrze tři pilíře – výzkum (formou grantů na výzkum základní i aplikovaný), talent (podpora vzdělávání a zvyšování expertízy v Kanadě) a komercionalizace (pomoc transferu z laboratoří do funkčního produktu). Samotnou strategii si můžete pročíst zde.