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

Kvantové počítače

Stále se píše o kvantovém strojovém učen nebo AI a to jak v odborných publikacích tak i v těch populárních. Ve skutečnosti, v současnosti mnohem zajímavější je aplikace klasického strojového učení na kvantové problémy. A jeden z problémů je korekce kvantových chyb. V tomto případě vědci z japonského RIKENu použili zpětnovazebné učení pro pro nalezení nového schématu pro korekci kvantových chyb. Nové schéma je poměrně jednoduché a s nízkou režií (méně kvantových operací, méně použitých qubitů navíc). Pomocí nového autonomního korekčního systému, který, přestože je přibližný, dokáže efektivně určit, jak nejlépe provést potřebné kvantové korekce.

Oblast optimalizací kvantových počítačů to má složité. Kdysi dříve se myslelo, že QAOA algoritmus má až kvadratickou výhodu. Pak se ukázalo, že stejný princip (tzv. kvantově inspirovaný) běží i na klasickém počítači a na stejné rychlostní úrovni. I dnes, spousta „kvantových optimalizací“ má prokazatelně dobré výsledky, ale není prokázané, že by to bylo díky kvantového počítači, jako spíše díky jiné formulaci řešení (které je třeba, aby to běželo na kvantovém počítači), které ale může běžet i na klasickém počítači a výsledek se dostaví víceméně stejně dobrý. A pro kvantové počítače v této oblasti to bude ještě náročnější. Už nějaký čas digitální annealery konkurují těm kvantovým, nyní vědci z University of Minnesota představili nový čip, který je vhodný k řešení problémů mapovaných na tzv. Isingův problém. Isingův model zpravidla popisuje kvantové jevy a proto se kvantový počítač jeví jako ideální. Avšak představený speciální CMOS čip tomu dokáže konkurovat a obsahuje 48 nodů (lokálních oscilátorů) kde přes 90% z nich jsou vzájemně propojené. A právě ta schopnost velkého vzájemného propojení (ideálně každý s každým) je ta největší výzva.

Britský startup Riverlane představil první dedikovaný čip pro zpracování signálů z kvantových počítačů. Zatím jsem viděli dedikované čipy spíše pro jejich řízení, než jejich vyčítání a zpracování. Čip se nazývá DD0A a je součástí celého balíku pro korekci kvantových chyb, na kterém Riverlane dělá. Samotný čip je na vyvinutý na míru (tzv. ASIC čip), který je velmi výkonný a má nízkou spotřebu. To bude do budoucna klíčové, protože jakmile ve větší míře začnete aplikovat korekce kvantových chyb, tak tam je potřeba nejen prostředků na kvantové straně, ale i značný výpočetní výkon na klasické straně.

Kanadský D-Wave je jeden z nejznámějších kvantových startupů, který se proslavil svými kvantovými annealery. Ale již nějaký čas pracuje i na univerzálních kvantových procesorech (annealer není univerzální, je vhodný jen na určitý typ úloh). Nyní D-Wave oznámil svoje výsledky na poli tzv. fluxoniových qubitů. Fluxoniový qubit je typ supravodivého qubitu, který je technologicky náročnější ale má své výhody. Ostatní, například IBM, Google, Rigetti používají tzv. transmoniové supravodivé qubity. A jedna z výhod, která byla právě i demonstrována, je delší doba koherence, tedy doba po které qubit udrží kvantovou informaci. Navíc těchto hodnot dosáhli i při trochu vyšší teplotě, 18 milikelvinů. Obvykle se transmoniové qubity chladí zhruba na 3 milikelviny.

Kvantový software a algoritmy

Hybridní řešič (hybrid solver) od německého startupu Quantagonia (kam investoval i český Tensor Venture) se objevil v nabídce platformy Strangeworks, který integruje různé kvantové procesory, softwarové frameworky a další služby do jedné platformy pro uživatele. Hybridní řešič od Quantagonia je zase unikátní tom, že používá AI pro kompilaci výpočetních úloh, tedy vy zadáte nějakou úlohy, typicky z oblasti optimalizace a dané AI ji pak přeloží a rozloží na podúlohy pro klasické CPU, QPU nebo kvantové procesory.

Americký Infleqtion představil svůj nový produkt Superstaq. Jedná o softwarovou platformu, kompilátor, který převede vložený kvantový program až na úroveň signálů pro qubity. Chlubí se tím, že kompilátor si je vědom fyzikálních parametrů kvantového procesoru a díky tomu dokáže nabídnout ještě vyšší stupeň optimalizace při kompilaci. Podporované jsou supravodivé qubity, a qubity na bázi neutrální atomů a uvězněných iontů.

Kvantové sítě

New Yorský startup Qunnect oznámil další pokrok v budování GothamQ kvantové sítě v New Yorku. Tentokrát se jim na trase dlouhé 16 km podařilo distribuovat kvantově provázané fotony s rychlostí 15 000 párů za sekund a 99% dostupností, což je velmi významné vylepšení v porovnání s dosud nejlepším podobným experimentem. Navíc to jelo po běžných optických kabelech. Jedna z klíčových věcí je precizní monitoring a řízení kvantové sítě.

Kvantová bezpečnost

QANplatform představila první kvantově odolný (používající PQC) blockchain kompatibilní s Ethereum EVM.

Kvantové technologie

Čas od času zde píšu o různých qubitech, zdrojích fotonů nebo senzorech na bázi NV center v diamantech. Možná se někdo z vás zamyslel, kde bereme všechny ty diamanty. Pro tyto účely se používají laboratorně vyrobené diamanty, které jsou vlastně ještě čistší než ty přírodní. Pro jejich výrobu se používají dvě metody, HPHT, tedy metoda vysoké teploty a vysokého tlaku – vlastně je to stejný proces, jak vznikají v přírodě jen zrychlený. Druhá metoda pak je CVD (chemická depozice par). Více informací o výrobě diamantů najdete v tomto pěkném shrnujícím článku.

Kvantový byznys, investice, politika

USA a Indie se dohodli na bližší spolupráci v oblasti moderních technologií včetně těch kvantových. V rámci toho indické instituce se připojili do amerických iniciativ jako jsou Chicago Quantum Exchange nebo QED-C (Quantum Economic Development Consorcium).