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

Kvantové počítače

A tohle je velmi zajímavé. Minulý týden jsem psal o tom, že čínský Origin Quantum Computing zpřístupnil svůj nejnovější procesor se 72 qubity. V Číně se jedná o velkou událost a vznikla i reportáž o procesu výroby. To samo o sobě je extrémně zajímavé (zatím bez titulků). Nicméně v AsiaTimes šli dále a podívali se, co to video říká tzv. mezi řádky. A jeden by se nestačil divit. Ačkoliv jsou na Čínu uvaleny všemožná exportní omezení, tak to asi tak hrozné pro ně nebude. Z videa lze vykoumat, že v Origin používají přesnou litografickou mašinu z Německa, následně je v procesu využita i tzv. e-beam litografie a ta je z Japonska. Z Jižní Koreji zase používají zařízení pro studium defektů na waferech. Všechna tato zařízení spadají pod omezení exportu minimálně v rámci US chip export control. Dotčené společnosti se zatím k tomuto nevyjádřily.

A ještě jeden „fun fact“ k Wukongu. Poté, co se Wukong otevřel celému světu, tak jej vyzkoušeli uživatelé z 61 zemí, ale nejvíce jich bylo paradoxně z USA. Asi zkoušejí benchmarking, aby porovnali výkony s kvantovými procesory v USA. Načež číňani si rejpli, že ačkoliv americké kvantové počítače nejsou pro ně přístupné, tak ty čínské jsou otevřeny celému světu.

Začátkem roku startuje i projekt EPIQUE, evropský projekt jehož cílem je postavit evropský fotonický kvantový počítač. Projekt za €10 milionů vede Sapienza University of Rome, ale malinkou část tam má i ČVUT, celkově 18 partnerů. V rámci projektu by se měly postavit tři různé prototypy, které by měly být schopné kvantově provázat více než 10 qubitů.

Kvantový software

Software pro odhad nároků kvantových algoritmů Quantum Resource Estimator od Microsoftu je nyní open-source.

Kvantová bezpečnost

Minulý týden se vyrojilo spousta titulků jako je „KyberSlash attacks put quantum encryption projects at risk“ a jiné referující o KyberSlash zranitelnosti post-kvantového algoritmu (PQC) Kyber. Dokonce to má vlastní webovou stránku… Nicméně nebojte, Kyber nebyl prolomen. Výše zmíněná zranitelnost se týká jeho implementace. Konkrétně jde o tzv. časový útok, kdy běh algoritmy závislí na tajné proměnné. Příklad: Uvažujme jednoduchý algoritmus kontroly hesel. Naivní implementace by porovnávala každý znak zadaného hesla se skutečným heslem a selhala by, pokud by se neshodovaly. To však znamená, že program bude o něco déle reagovat, když správně uhodnete první písmeno. Útočník toho může využít k uhodnutí celého hesla. A přesně takovéto podobné zranitelnosti se objevily v některých implementacích algoritmu Kyber. Takže, s PQC se nic nemění, ale buď hodně opatrní s implementací.

A opět je tu další tvrzení o prolomení RSA, teda možnosti jeho prolomení. Nyní v procesu peer-review je článek čínských výzkumníků, kteří tvrdí, že k rozlousknutí RSA-2048 stačí jen 372 qubitů. Celkově jde hybridní výpočet, tedy jen část je spočítaná pomocí kvantového počítače. Zde výzkumníci využívají tzv. Schnorrův algoritmus. Ten funguje pro faktorizaci malých čísel. Ale panuje obecná skepse, že tento algoritmus nelze jednoduše naškálovat na velká prvočísla jako jsou použita v RSA-2048. Spíše to vidím skepticky, ale je dobré být stále ostražitý. Měli bychom pracovat na postupném přesunu na PQC, ale zase to neuspěchat, viz implementační zranitelnosti jako je popsaná výše.

SanboxAQ spustil svůj nový bezpečnostní balíček SandboxAQ Security Suite. Jedná se o kompletní balíček, který nabízí end-to-end kryptografické nástroje, dále nástroje pro inventarizaci vašich kryptografických metod a to včetně analýz zranitelností a compliance. Tento nový balíček také klade větší důraz na krypto agilitu, tedy přístup ke kryptografii, která nezávisí jen na jednom kryptografickém algoritmu, ale je schopný dynamicky přepínat mezi více algoritmy. Navíc hlavně analýzy jsou postavené na AI.

Kvantové komunikace a sítě

Výzkumníci z LG Electronics představili nový protokol pro kvantovou komunikaci pro přímé posílání zpráv (a ne jen klíčů jako u QKD), tzv. Quantum Secure Direct Communication (QSDC). Oproti předchozím QSDC variantám je tento protokol rychlejší. Toho je dosaženo toho, že kódují kvantovou informaci do více dimenzí. V tomto případě do fáze a časování stavů fotonů. To vede k menším ztrátám a tedy lepším výkonům. Avšak za cenu větší komplexnosti vlastního zařízení.

Čína je v kvantových sítí a komunikací stále na prvním místě (i když si myslím, že Europa dobře dotahuje, více než USA) a nyní představili kompletní schéma pro kvantovou e-komerci. V tomto smyslu je e-komerce hlavně o bezpečných online platbách. To je samo o sobě dnes velké bezpečnostní téma. V tomto případě pak čínští výzkumníci připravili kompletní schéma, kde platby budou zabezpečené pomocí kvantové distribuce klíče (QKD). Navržené schéma ale není to jen o QKD, ale popisuje celý proces platby. Dokonce své schéma experimentálně prověřili, kde se interakce a plateb účastnily tři strany.

Vědci z University of Basel představili miniaturní kvantové paměti. Základem je miniaturní skleněná baňka, kterých lze umístit tisíce vedle sebe na wafer. Ty jsou pak naplněné atomy rubidia, které jsou následně excitovány tak, aby na chvíli pohltily jednotlivé fotony. Prototypy, které teď mají, dokáží udržet jednotlivé fotony na řádově 100 nanosekund, což by odpovídalo zhruba 30 m, pokud by daný foton nebyl uložen do paměti.

Evropská komise pověřila konsorcium firem (Deutsche Telecom, Thales, AIT Austrian Institute of Technology) aby vybudovali systém Nostradamus, tedy infrastrukturu pro testování komponent pro kvantové sítě pro budoucí evropskou kvantovou síť EuroQCI.

Kvantový byznys, investice a politika

Tzv. WEF Global Risks Report 2024 (WEF = Světové ekonomické fórum) mimo jiné varuje před kvantovými počítači a AI: Konkrétní obava se týká transformačního dopadu kvantové výpočetní techniky. Mohl by narušit stávající monopoly na výpočetní výkon a přinést radikální rizika. Zpráva zmiňuje hrozbu „harvest útoků“ (Store Now, Decrypt Later), kdy zločinecké subjekty shromažďují zašifrovaná data v očekávání budoucího dešifrování pomocí pokročilých kvantových počítačů. To představuje významné riziko pro různá průmyslová odvětví, včetně farmaceutického a technologického, a také pro citlivé údaje, jako jsou elektronické zdravotní záznamy.

Finsko alokovalo €13 milionů pro svůj národní kvantový program Finnish Quantum Flagship, což je osmiletý národní program, který startuje v březnu 2024. Projekt má podpořit národní kvantové aktivity, ale i mezinárodní spolupráci hlavně mezi severskými zeměmi, tzv. Nordic Quantum Initiative.

SandboxAQ a Accenture uzavřeli velké partnerství, kde Accenture bude svým klientům nabízet Security Suit řešení od SandboxAQ viz novinka výše.

Quantinuum (kvantové počítače na bázi uvězněných iontů – H1, H2, atd.) oznámilo novou investici. A to rovnou za $625 milionů, kde z toho $300 milionů od Honeywell (Quantnuum z půlky vzniklo právě z kvantové divize Honeywell, druhá z Cambridge Quantum Computing). A tzv. pre-money valuace se dostala na $5 bilionů. Navíc toto bylo pravděpodobně poslední investiční kolo a po další případné peníze spíše půjde na burzu skrze IPO proces.

Nizozemský startup QDI Systems získal €5 milionů v sérii A na rozvoj svých senzorových technologií na bází kvantových teček zaměřených hlavně do medicíny.

Nizozemský startup QphoX získal €8 milionů na investicích. QphoX pracuje na tzv. kvantovém modemu, tedy zařízení, které umožní supravodivým kvantovým počítačům komunikovat skrze kvantové optické sítě.