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

Obrázek týdne: 5-qubitový IQM Spark už jen za necelých 1M EUR. Kredit: IQM

Kvantovky v Česku

Na lupě vyšel dost zajímavý článek: „NÚKIB ignoruje nařízení vlády. Česko kvůli tomu může přijít o stovky milionů na kvantovou síť“.

Kvantové počítače

Kvantové tečky jsou jeden z vážných kandidátů na pokročilý kvantový počítač. Jedna z výhod je, že nepotřebují tak velké chlazení a také jsou velmi malé. Například oproti supravodivým, kde jsme na úrovni mikrometrů, tak tady jeden qubit je reprezentován jedním elektronem. Nicméně i když je to malé a můžete nahustit více qubitů na menší plochu, tak stále musíte být schopni ovládat jednotlivé qubity. A cesta , kdy pro každý qubit máte vlastní kabely a obvody je cesta do pekla – s tím nikdy žádný velký kvantový čip nepostavíte. V rámci QuTech nyní v tom pokročili, kde se inspirovali šachy. V nich každou figurku můžete popsat kombinací písmena (A-H) a čísla (1-8). A podobně vertikální a horizontální řídící spojky použili pro řízení kvantových teček v maticovém uspořádání. Zde jejich systém demonstrovali na matici s 4×4 qubity. Ale nejen to, v QuTech vylepšili i fidelitu na 99.992%, což je méně než 1 chyba na 10 000 operací. Tohle už začíná být vážné (v pozitivním slova smyslu).

A zde je fotografie kvantového čipu s 4×4 qubity. Kredit: QuTech

China Mobile a China Electronics Technology Group Corp (CETGC) spolu spustili zatím největší kvantový cloud v Číně. Jejich cílem je vytvořit první unifikovaný hybridní výpočetní systém. CETGC pak dodalo svůj 20-qubitový kvantový procesor.

Finské IQM představilo IQM Spark. Jedná se o 5-qubitový kvantový počítač na bázi supravodivosti. Jedná se počítač, který je určen pro univerzity a výzkumné laboratoře, které si chtějí hrát a experimentovat s kvantovým počítačem „doma“. To má hodně výhod. Pokud používáte jen cloud, tak je to hlavně o kvantovém software a korekce kvantových chyb rovněž na softwarové úrovni. Ale pokud máte fyzický přístup (a podmínky od výrobce to dovolí), můžete si hrát s řízením kvantového čipu, s kryogenikou, vývoj vlastního hybridního systému, apod. Cena by měla být pod jeden milion EUR. To je docela slušný. Často se udává, že jen kryogenika stojí 1M USD (zde dle obrázku vypadá kryogenika docela malá, proto asi i levnější).

Quantum Machines představilo nový systém pro řízení kvantových počítačů OPX1000. Tento nový systém se vejde do racku (U3) má 64 výstupů a 16 vstupů. Navíc jdou zapojovat do série pro řízení většího množství qubitů. Jeden takový systém by měl být schopný řídit až 1000 qubitů.

OPX100. Kredit: Quantum Machines

A v podobném duchu vydalo oznámení i Zurich Instruments, kde jejich řídící systém pro kvantové počítače QCCS je schopný zvládnout až 448 mikrovlnných kanálů, tedy řídit až 300 qubitů.

IBM a jeho cloud IBM Quantum je celosvětově známé nejen díky Qiskit, který tam vznikl, ale hlavně díky tomu, že na starších kvantových procesorech je možné spustit vlastní kód zcela zdarma (jen občas tam jsou velké fronty). IBM však teď aktualizuje podmínky a tzv. Open Plan již nebudou moci využívat uživatelé a rezidenti v Afghánistánu, Arménii, Ázerbájdžánu, Bahrajnu, Bělorusku, Myanmaru (Barmě), Kambodži, Čínské lidové republice (včetně Hongkongu), na Kubě, v Egyptě a Gruzii, Íránu, Iráku, Jordánsku, Kazachstánu, Severní Koreji, Kuvajtu, Kyrgyzstánu, Laosu, Libanonu, Libyi, Macau, Moldavsku, Mongolsku, Ománu, Pákistánu, Kataru, Rusku, Súdánu, Sýrii, Tádžikistánu, Turkmenistánu, Ukrajině, Uzbekistánu, Venezuele, Vietnamu a Jemenu. To je značné omezení.

Kvantová bezpečnost

Organizace ISO vydala první standard pro kvantovou distribuci klíče (QKD) . Konkrétně se jedná o ISO/IEC 23837-1 a brzo i ISO/IEC 23837-2. Jejich cílem není standardizovat konkrétní QKD, ale zavádí jejich obecnější dělení a teoretický model a následně se zaměřuje hlavně na jejich testování a verifikaci. Lze očekávat, že právě certifikace na toto ISO bude vyžadováno na reálné nasazení QKD.

Americký startup MemComputing tvrdí, že by mohl v blízké budoucnosti v reálném čase rozbít RSA-2048 pomocí klasického zařízení. Memcomputing je vlastně nový přístup, nové paradigma v přístupu k počítačů, který v jeden moment kombinuje výpočet a paměť. Lze si to i představit jako velmi adaptivní tranzistory. Takovýto přístup v kombinaci s kvantově-inspirovaném přístupu na bázi kvantových annealerů je extra vhodný pro optimalizační úlohy. Nyní jejich demonstrace jsou založeny na emulovaném prostředí a již pracují na ASIC řešení, tedy na velmi specifickém a velmi efektivní návrhu klasických obvodů. Údajně již demonstrovali schopnost faktorizovat 300 bitové číslo v řádu jednotek hodin! Někteří jsou skeptičtí, že toto je opět jedna těch technologií, které nepůjdou nebo extrémně těžce naškálovat na faktorizaci větších čísel. Takže si počkejme.

Jihokorejský SK Telecom je hodně aktivní v kvantové kryptografii. V současnosti pracuje na systému hybridní kryptografie ve smyslu použití QKD i PQC. Jednoduše řešeno, QKD by se použilo na tzv. backbone konektivitu (například spojení vysílače s centrálou, apod.) a PQC na tzv. poslední míli, tedy například mezi vaším telefonem a vysílačem. Docela dobře to vystihuje obrázek níže. Jejich cílem je poskytnout své řešení pro standardizaci v rámci ITU-T.

Kvantový byznys, investice, granty

Unitary Fund získal grant od americké NFS v hodnotě 1.5M USD na podporu kvantového open source. Unitary Fund je unikátní platforma, která rozdává mikrogranty prakticky každému zajímavému projektu od kohokoliv.