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

Kvantové počítače

Výzkumníci z Open Quantum Institute, Google Quantum AI, Microsoft, NVIDIA, JPMorganChase, MIT, Harvard University a dalších institucí zveřejnili přehledovou studii mapující 24 výpočetních úloh, u nichž existují věrohodné argumenty pro budoucí kvantovou výhodu. Cílem práce není představit nové algoritmy, ale systematicky zhodnotit, ve kterých typech problémů by kvantové počítače mohly nabídnout výrazně více než jen mírné zrychlení oproti klasickým metodám. Mezi diskutované oblasti patří například simulace molekul a materiálů, optimalizační úlohy, lineární algebra, analýza dat nebo některé kryptografické problémy. Autoři současně upozorňují, že samotná existence teoretického kvantového zrychlení ještě neznamená praktickou výhodu. V mnoha případech mohou očekávané přínosy zcela pohltit náklady na přípravu vstupních dat, kvantovou korekci chyb nebo získání výsledků z kvantového systému. Studie tak představuje spíše realistickou mapu příležitostí a omezení než seznam zaručených budoucích aplikací. Zajímavé je také zdůraznění opačného přístupu, než jaký bývá v oboru často prezentován: místo hledání kvantového řešení pro libovolný praktický problém doporučují autoři nejprve identifikovat úlohy s prokazatelně vhodnou matematickou strukturou a teprve následně hledat jejich průmyslové nebo vědecké využití.

Výzkumníci z QuTech, CSIC, Institute of Science and Technology Austria (ISTA) a New York University (NYU) publikovali rozsáhlou přehledovou studii věnovanou nové generaci hybridních qubitů kombinujících polovodičové a supravodivé technologie. Místo hledání jediného „ideálního“ qubitu autoři analyzují několik různých přístupů, od gate-tunable transmonů a fluxonií až po Andreevovy a Majoranovy qubity, které využívají kvantové stavy vznikající na rozhraní polovodičů a supravodičů. Společným cílem těchto architektur je získat některé výhody polovodičových systémů, například elektrické řízení pomocí napětí, a současně zachovat vysokou kvalitu supravodivých kvantových obvodů. Studie zdůrazňuje, že hybridní qubity pravděpodobně v dohledné době nenahradí dnes dominantní supravodivé transmony, mohou však najít důležitou roli ve specializovaných částech budoucích kvantových procesorů. Mohly by například sloužit jako laditelné vazební prvky mezi qubity, rozhraní mezi spinovými a supravodivými systémy nebo jako kvantové paměti s vyšší odolností vůči určitým druhům chyb. Přehled tak dobře ilustruje širší trend v kvantovém hardwaru: místo spoléhání na jedinou technologii stále více výzkumných týmů zkoumá heterogenní architektury, ve kterých různé typy qubitů plní odlišné specializované funkce v rámci jednoho systému.

Společnosti IonQ a Classiq zveřejnily společnou analýzu, která upozorňuje na měnící se pohled na odhady výkonu budoucích fault-tolerantních kvantových počítačů. V minulých letech se při hodnocení kvantových algoritmů často sledoval především počet tzv. bran T a dalších necliffordovských operací, protože jejich realizace byla považována za hlavní zdroj výpočetních nákladů. Novější techniky přípravy magických stavů (magic states) však tuto režii výrazně snižují, takže stále větší význam získávají jiné faktory, například přesuny kvantové informace mezi různými částmi procesoru, rozložení qubitů v architektuře nebo doba, po kterou musí být data uchovávána v kvantové paměti. Autoři uvádějí příklady, kdy algoritmus optimalizovaný na minimální počet T bran vedl ve výsledku k vyšším celkovým nárokům na hardware, protože vyžadoval složitější komunikaci a více pomocných operací. V jednom z uvedených benchmarků vedlo tříprocentní snížení počtu stavů T dokonce k 41% nárůstu celkových hardwarových nároků. Hlavním poselstvím studie je, že budoucí fault-tolerantní systémy bude nutné hodnotit jako celek, od algoritmu přes kompilaci až po konkrétní architekturu procesoru. Podobně jako u klasických počítačů totiž nemusí být rozhodující pouze počet operací, ale také to, jak efektivně je dokáže konkrétní hardware vykonat.

Na konferenci Quantum Developer Conference 2026 představila společnost IBM roadmapu nové generace supravodivých procesorů, jejímž hlavním bodem je procesor IBM Quantum Nighthawk r3 plánovaný na rok 2027. Ten má nabídnout 520 programovatelných qubitů a schopnost provést až 10 000 kvalitních dvouqubitových operací, přičemž dlouhodobým cílem je propojit dva takové čipy pomocí kvantových propojek do systému s 1 040 qubity. Vedle samotného hardwaru však IBM zdůrazňuje i rostoucí význam hybridních workflow kombinujících kvantové procesory, klasické výpočetní zdroje a cloudovou infrastrukturu. Nově představené nástroje Managed Workflows mají automatizovat rozsáhlé výpočty vyžadující miliardy měření a koordinovat jejich běh mezi kvantovými a klasickými systémy. Firma zároveň zveřejnila výsledky stávající generace Nighthawk r2, která od svého nasazení zpracovala více než 34 miliard kvantových obvodů pro průmyslové a akademické partnery.

Kvantový software a algoritmy

Společnosti Quantinuum a RIKEN předvedly hybridní výpočetní workflow, které propojuje japonský superpočítač Fugaku s kvantovým procesorem Reimei. Cílem bylo simulovat elektronickou strukturu biologicky relevantní molekuly, konkrétně excitované stavy retinalu umístěného v prostředí uhlíkové nanotrubice. Namísto snahy řešit celý problém na kvantovém počítači rozdělili výzkumníci výpočet na dvě části: klasický superpočítač zpracovával rozsáhlé, ale výpočetně méně náročné části systému, zatímco kvantový procesor se soustředil na oblast s nejsložitějšími kvantovými interakcemi mezi elektrony. Pro výpočet byla využita architektura s 16 logickými qubity na procesoru Reimei a kvantový algoritmus TE-QSCI, který dokázal objevit více než dva tisíce nových elektronových konfigurací nad rámec původního klasického modelu. Díky tomu se podařilo snížit chybu ve výpočtu excitačních energií z přibližně 0,18 eV na 0,03 eV oproti referenčním výsledkům. Zajímavost této práce nespočívá ani tak ve velikosti kvantového procesoru, jako spíše v demonstraci praktického propojení kvantového a klasického výpočetního systému prostřednictvím přímých API a automatizovaného plánování úloh. Studie tak představuje jeden z konkrétnějších příkladů toho, jak by mohly budoucí kvantové počítače fungovat jako specializované akcelerátory začleněné do infrastruktury superpočítačových center, namísto samostatných izolovaných zařízení.

Výzkumníci z Google DeepMind a Google Quantum AI ukázali, jak lze kombinovat AI agenty s formálně ověřovanými matematickými důkazy při návrhu kvantových algoritmů. Místo klasického přístupu, kdy se nové algoritmy ověřují pomocí simulací, nechali AI systémy navrhovat alternativní implementace kvantových programů a současně požadovali matematický důkaz jejich správnosti i odhad potřebných výpočetních zdrojů. Tímto způsobem se podařilo významně snížit nároky několika vědeckých aplikací, například přibližně jedenáctkrát u simulace související s jadernou fúzí, osmkrát u fotochemických výpočtů a dvaapůlkrát u modelu popisujícího metabolismus léčiv. Klíčové je, že AI nehledala pouze drobné optimalizace v kódu, ale navrhovala nové algoritmické postupy, které byly následně ověřovány pomocí formálních důkazů v systému Lean. Přesto autoři upozorňují, že i po těchto zlepšeních zůstávají požadavky těchto aplikací výrazně nad možnostmi prvních fault-tolerantních kvantových počítačů a budou zapotřebí další řádová zlepšení.

Výzkumníci z QDeep a ITMO University představili metodu Tree-Ising, která se snaží opravovat nežádoucí chování jazykových modelů bez nutnosti jejich úplného přetrénování. Zaměřují se například na situace, kdy model uvízne v opakování stejných částí odpovědi nebo se nedokáže dobrat závěru. Namísto rozsáhlého trénování hledá Tree-Ising malé úpravy vybraných vnitřních parametrů modelu a převádí tento úkol na optimalizační problém založený na Isingově modelu, který lze řešit specializovanými algoritmy. Většina experimentů probíhala na běžném hardwaru s využitím tzv. quantum-inspired metod, tedy algoritmů inspirovaných kvantovými výpočty, ale běžících na klasických procesorech a GPU. Autoři například uvádějí zlepšení přesnosti malých jazykových modelů v matematických benchmarkových úlohách po aplikaci těchto cílených oprav. Součástí studie byla také demonstrační úloha spuštěná na kvantovém procesoru IBM Heron, kde byl pomocí algoritmu QAOA řešen malý optimalizační podproblém související s opravou modelu. Výzkumníci však zdůrazňují, že nešlo o opravu celého jazykového modelu na kvantovém počítači ani o demonstraci kvantové výhody.

Kvantové technologie

Výzkumníci z Paderborn University představili nový detekční systém, který dokáže přesně počítat od jednotlivých fotonů až po více než 9 000 fotonů v jednom světelném pulzu, což je důležité pro budoucí fotonické kvantové počítače a kvantové komunikační systémy. Zařízení kombinuje supravodivé nanodrátové detektory jednotlivých fotonů (SNSPD) s technikou multiplexování, která rozděluje světelný pulz do 1 024 detekčních kanálů a výrazně zvyšuje přesnost měření bez potřeby tisíců dalších detektorů. Výzkumníci díky tomu dokázali měřit pulzy obsahující až 276 fotonů s nejistotou menší než jeden foton a současně demonstrovali schopnost pracovat s pulzy obsahujícími více než 9 000 fotonů. Výsledek představuje významný pokrok v oblasti kvantových detektorů, protože schopnost přesně měřit větší počty fotonů bude klíčová pro škálování fotonických kvantových počítačů, kvantových senzorů i systémů kvantové komunikace.

Kvantový byznys, investice a politika

Australská společnost Q-CTRL získala 290 milionů dolarů v investičním kole Series C, čímž dosáhla statusu jednorožce (unicorn) a zařadila se mezi nejlépe financované soukromé firmy v kvantovém sektoru. Firma se nesoustředí na výrobu kvantových počítačů, ale na software, který pomáhá kvantový hardware efektivně využívat a potlačovat jeho chyby. Vedle nástrojů pro kvantové počítání vyvíjí také kvantové senzory, včetně systému Ironstone Opal určeného pro navigaci bez GPS, který má najít uplatnění v letectví a autonomních systémech.