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

Kvantové počítače

Minulý týden jsem psal o investici $100M do kanadského Photonic Inc. Nyní se podívejme blíže na jejich technologii, protože ta je extra zajímavá. Za prvé, Photonic na svém systému pracovalo 7 let v tzv. stealth módu, tedy, že o sobě nic neprezentovali. Obecně, Photonics pracuje na vlastní unikátní architektuře kvantového procesoru postaveného na křemíkových spinových qubitech zvaných T centra. Výhoda těchto T center je jejich nativní interface mezi spinem elektronu a fotonem. Myšlenka je taková, že spin reprezentuje tzv. výpočetní qubit a s pomocí interface na fotony, pak foton reprezentuje tzv. komunikační qubit. Pokud půjdeme dál a podíváme se na dvou-qubitové operace, tak zjistíme, že jednotlivá T centra nejsou propojená přímo, například, aby byly vedle sebe. Naopak, jednotlivá T centra jsou propojena optickým vláknem a ty vedou do optického přepínače (switche), který takto může propojit mnoho T center navzájem. A díky tomu, že to jde přes optiku, takto můžete propojit hodně T center nejen v rámci jedné kryogenické jednotky, ale i mezi vícero jednotkami. Z toho nám pak vychází velmi optimistická škálovatelnost. Sama šéfka startupu řekla, že tak do pěti let by mohli na trh dodat opravdu schopný kvantový počítač. Dále, ta fotonická část pracuje na komunikačních vlnových délkách (1550 nm). To vede k dalším využitím i mimo oblast kvantového počítání. Nabízí se využití pro kvantovou distribuci klíče (QKD), kde by se to hodilo speciálně pro tzv. QKD protokoly nezávislé na měřícím systému (MDI-QKD), nebo také jako kvantové opakovače apod. Zatím v Photonic určitě mají detailní blueprinty (detailní návrh a specifikaci systému), ale více zatím dostupných informací není. Závěrem, máme tu z ničeho nic poměrně velmi zajímavého hráče, který má dost slušné šance být jedním z těch dominantních.

Společnost D-Wave oznámila pokrok v oblasti korekce kvantových chyb a údajně se jí podařilo dosáhnout zlepšení až o jeden řád. Vlastně toto je zajímavé téma. V případě kvantových annealerů nelze aplikovat korekce na jednotlivé qubity jako v případě digitálních kvantových počítačů. V tomto smyslu, annealer nepracuje s diskrétními kroky, ale spojitě hledá nejmenší energii systému, který odpovídá tomu, jak jste naprogramovali propojení qubitů. Proto i přístup ke korekci kvantových chyb je jiný.

Kvantový software a algoritmy

Amazon Braket nyní podporuje parametrické kvantové obvody. Jedná se o techniku, kdy se nemusí kompilovat po každé změně nějakých parametrů (třeba u variačních algoritmů) celý kvantový obvod, ale jen jeho malá část.

Kvantová bezpečnost

China Telecom představila nový produkt zvaný Huawei Mate 60 Pro Quantum Secure Call Customized Terminal. Jedná se o jakési přídavné zařízení, které kvantově zabezpečí vaši komunikaci. A údajně má využívat kvantovou distribuci klíče (QKD). To je docela silné tvrzení a znamenalo by to, že dané přídavné zařízení je napojené na kvantovu síť, pravděpodobně skrze optické vlákno, které musí být k dispozici. Také by to asi znamenalo značné zmenšení QKD zařízení. Většina komerčně dostupných řešení mají stále velikost 1U do rackové skříně. Zajímavé. Dále konkrétně píšou „Nový Huawei Mate 60 Pro s kvantovým zabezpečením má integrovanou kvantovou informační technologii využívající síť VoLTE. Má zabudované vlastní čipy, nový tajný algoritmus a SIM kartu s kvantovým zabezpečením“. Přes VoLTE těžko uskutečníte QKD. Daný popis spíše odpovídá nasazení post kvantových algoritmů (PQC) a možná i integrovaný kvantový generátor náhodných čísel. Samozřejmě nám soudruzi z Huawei věší bulíky na nos. Alespoň jiná čínská média jsou trochu více seriózní.

Kvantové technologie

Evropská vesmírná agentura (ESA) je jednou z organizací, která se kvantovým technologiím věnuje dlouhodobě a koherentně. O jejich aktivitách si můžete přečíst tady.

Vědci z Nanjing University v Číně demonstrovali další pokrok v kvantové paměti pro kvantové sítě, respektive kvantové opakovače. V tomto případě použili 167Er3+ ionty, které byly implementované v krystalu. Takový systém pak byl schopný podržet pár kvantově provázaných fotonů na 1.936 mikrosekund – to je zhruba 400 krát lepší než předchozí nejlepší výsledek. Ale ještě hodně práce je před námi.

Kvantový byznys, investice, politika

NVIDIA to v kvantovém počítání pořádně rozjíždí. Uzavřela partnerství s Terra Quantum, které se zaměří na využití hybridních výpočtů na analýzu dat. Dále společně z izraelským Classiq a Tel Aviv Sourasky Medical Center plánují spustit novou průmyslovou iniciativu zvanou „Quantum Computing for Life Sciences & Healthcare Center“ jehož cílem bude práce na kvantových aplikací v oblasti výzkumu zdravotnictví a v biologii. Další zajímavostí je, že jedním z velkých zákazníků v oblasti kvantových výpočtů je chemický gigant BASF, který si již s kvantovými výpočty již nějaký čas hraje. Podobně technologii NVIDIA pro chemický simulace používají i SUNY Stony Brook a Hewlett Packard Labs.

A nyní od našich severních sousedů. Výpočetní centrum Poznań Supercomputing and Networking Center (toto centrum bude hostit i kvantový počítač v rámci EuroHPC JU a to na bázi uvězněných iontů) si pořizuje dva kvantově fotonické systémy ORCA Computing PT-1 od britského startupu ORCA. PT-1 je kvantový simulátor na bázi vzorkování bosonů (boson sampling).

Mladý kvantový startup Quoherent ze Spojených Států získal seed investici $4.7M. Quoherent pracuje na topologických materiálech při pokojových teplotách.

Irsko je další zemí, které vydalo svou národní kvantovou strategii. Má pět pilířů: 1) podpora excelentního základního a aplikovaného výzkumu, 2) kvantové vzdělávání a přitahování talentů, 3) národní a mezinárodní spolupráce, 4) podpora inovací, startupů, ekonomické konkurenceschopnosti, a 5) šíření osvěty o kvantových technologiích a jejich benefitech. Myslím si, že rozsahem ale i jistou podobností by toto mohlo být velkou inspirací pro naši národní kvantovou strategii. Mimo to, jak na tom ta naše národní strategie je? Dlouho tu není ani vidu ani slechu…