Přinášíme vám týdenní přehled ze světa kvantových počítačů, software, algoritmů, sítí, kryptografie a technologií včetně kvantového byznysu a investic.
Kvantové počítače
Fyzikové z ETH Zürich postavili první plně mechanický qubit, který představuje novou možnost v kvantových výpočtech. Tento qubit je tvořen piezoelektrickým diskem upevněným na safírové základně, který funguje jako mechanický rezonátor. K němu je připojen supravodivý qubit, rovněž na safírové základně, vyrobený speciální technikou. Tento systém uchovává informace ve stabilním, vibračním nebo superponovaném stavu. Mechanický qubit nabízí delší koherenční časy díky své fyzické struktuře. První testy ukázaly, že tyto mechanické qubity mají lepší koherenci než ostatní qubity používané v jiných systémech. Tým plánuje zlepšit koherenční časy použitím pokročilých materiálů a testovat mechanické qubity v kvantových branách, což je klíčové pro jejich použití v kvantových počítačích. Něco najdete i v češtině. Dodejme, že zatím mají jen jeden qubit. Abychom mohli říci, že je to opravdu relevantní pro kvantové výpočty, musí mít qubity alespoň dva a demonstrovat dvou-qubitové operace na nich jako je kvantové provázání. Na druhou stranu by to mohl být i zajímavý systém pro senzoriku.
NVIDIA a Google Quantum AI spolupracují na návrhu kvantových procesorů nové generace pomocí simulací fyziky kvantových zařízení na platformě CUDA-Q a superpočítači NVIDIA Eos. Využitím 1 024 GPU H100 Tensor Core provádí Google simulace až 40-qubitových zařízení, což výrazně snižuje dobu potřebnou k analýze šumu v kvantovém hardwaru. Tato technologie umožňuje realistické simulace dříve příliš nákladné, zkracující týdenní výpočty na pouhé minuty. Tento nástroj bude dostupný i pro další kvantové inženýry prostřednictvím platformy CUDA-Q pro urychlení návrhu škálovatelných systémů odolných vůči šumu.
Atom Computing oznámil, že s pomocí Microsoftu vytvořil na svém kvantovém počítači tzv. 24-qubitový GHZ stav. A to z logických qubitů! To je stav, kdy všech 24 qubitů je spolu maximálně kvantově provázáno, tedy stav je |000…000>+|111…111>. Tímto vytvořili i světový rekord. Vytvoření takového stavu odpovídá poměrně dost komplexnímu kvantovému obvodu, zvláště pokud jsme na úrovni logických qubitů.
A pokračujeme! V návaznosti na to Microsoft a Atom Computing přijímají objednávky na nový kvantový počítač, který bude mít 1000+ fyzických qubitů (na bázi neutrálních atomů) a na nich pomocí software Microsoft vytvoří 50 logických qubitů a doručit vám jej mohou v druhé půlce 2025 nebo bude dostupný skrze Azure cloud. 50 logických qubitů je hodně. S tím byste už mohli překonat všechny počítače světa s nějakým praktickým výpočtem. Tento nový kvantový počítač je důsledkem dvou průlomů. Atom Computing dosáhl fidelity dvou-qubitových operací na 99.6% a qubit virtualization system od Microsoftu, který již dokázal, že je velmi efektivním systémem pro korekci a mitigaci kvantových chyb, viz rekord na GHZ stav výše.
Quantum Circuits představilo nový 8-qubitový procesor Aqumen Seeker, který je součástí plně škálovatelného kvantového systému s dual-rail architekturou qubitů. Tento přístup se zaměřuje na integrovanou detekci chyb a real-time řízení, což umožňuje efektivnější využití qubitů s nižším počtem fyzických jednotek. Dual-rail qubity kombinují kvantovou detekci chyb (QED), zpracování chyb (EDH) a řízení v reálném čase (RTCF), což zvyšuje spolehlivost a výkon algoritmů.
Vědci z University of Chicago a Stanfordu představili supravodivý qubit pracující na frekvenci 72 GHz, který dokáže fungovat při teplotách až 250 mK, výrazně vyšších než běžných 50 mK či 3 mK potřebných pro běžné supravodivé qubity. Tento qubit využívá třívrstvé Josephsonovy spoje na bázi niobu, což zvyšuje odolnost vůči tepelnému šumu a zlepšuje koherenci. Díky vyšším frekvencím se otevírají možnosti pro škálovatelné kvantové systémy s menšími nároky na chlazení, což snižuje náklady a zjednodušuje návrh hybridních kvantových systémů.
Irská kvantová společnost Equal1 úspěšně integrovala procesor Arm Cortex-A55 pro řízení kvantového svého procesoru do svého kvantového systému při kryogenní teplotě 3,3 K (-269,85 °C). Tento průlom spojuje klasické výpočetní prostředí s kvantovým, čímž řeší problémy s energetickou náročností a tepelným šumem v kryogenních systémech. Equal1 využívá CMOS-kompatibilní technologii, kde elektrony a díry slouží jako qubity. Jejich Quantum System-on-Chip (QSoC) umožňuje snadnou integraci s běžnými polovodičovými procesy, minimalizuje náklady a infrastrukturu potřebnou pro výrobu. Budoucí generace QSoC s Arm Cortex-A55 cílí na škálovatelnost a efektivitu, s potenciálem pro využití v běžných datových centrech díky rackovým systémům.
Quantum Rings představilo svůj nový SDK pro simulaci kvantových obvodů s vysokou věrností na standardním hardwaru. Tento nástroj dokáže simulovat kvantové obvody až s 53 qubity, včetně experimentů s kvantovou nadvládou od Googlu, přičemž využívá pouhých 32 GB paměti a dosahuje skóre XEB (Cross-Entropy Benchmarking) 0,622. SDK umožňuje výzkumníkům a firmám testovat kvantové algoritmy a vyvíjet řešení v oblastech, jako je optimalizace, kryptografie a strojové učení, bez potřeby specializovaného kvantového hardwaru. Nástroj je zdarma dostupný pro akademické a nekomerční uživatele a integruje se s platformou Qiskit. V pozadí to vypadá, že používají nějaké vychytávky ze statistiky, aby nemuseli simulovat celý state vector.
Kvantové algoritmy a software
QuEra Computing spustila program pro společný návrh kvantových algoritmů, zaměřený na optimalizaci kvantového hardwaru, softwaru a aplikací. Program zahrnuje čtyři fáze: analýzu potřeb podniků, návrh specifického hardwaru a algoritmů, simulace a optimalizace, a nakonec přístup k nejnovějším kvantovým systémům QuEra. Program využívá technologii neutrálních atomů, která nabízí vysokou přesnost a flexibilní konfiguraci qubitů.
The Quantum Insider ve spolupráci s HorizonX Consulting spustil Quantum Innovation Index, který hodnotí míru adopce kvantových technologií mezi velkými firmami v různých odvětvích. Index se zaměřuje na faktory, jako jsou investice do výzkumu a vývoje, patentová aktivita, spolupráce v kvantovém ekosystému a síla pracovních týmů. Tento nástroj má pomoci firmám sledovat jejich pokrok v kvantových technologiích, identifikovat strategické mezery a porovnat se s konkurencí. Index kombinuje data z veřejných i proprietárních zdrojů, včetně globálních databází patentů a akademických publikací. A kdo dle tohoto indexu je nejlepší? Zatím se zveřejnili jen automobilový průmysl, kde na prvních třech místech jsou Volskwagen Group, BMW Group a Hyundai Motor Group.
Quantinuum připravuje platformu Nexus k oficiálnímu spuštění po úspěšném testování beta verze. Nexus je komplexní kvantová výpočetní platforma, která umožňuje správu, ukládání a provádění kvantových pracovních postupů s přímou integrací do softwarového a hardwarového ekosystému Quantinuum. Platforma Nexus podporuje pokročilé funkce, jako jsou větvení obvodů, měření během obvodů a integrace s klasickými daty.
Google ve spolupráci s DeepMind představilo AlphaQubit, nový AI-driven dekodér pro korekci chyb v kvantových obvodech. Tento systém využívá Transformer-based neural networks a při testování na procesoru Sycamore dosáhl o 6 % nižší chybovosti než tensorové sítě a o 30 % lepších výsledků než rychlé korelační metody. AlphaQubit je schopen udržet vysokou přesnost i při simulaci na zařízeních až se 241 qubity, což naznačuje potenciál pro škálování. Hlavní překážkou je jeho nedostatečná rychlost pro real-time aplikace na supravodivých procesorech, které vyžadují miliony korekcí za sekundu. Google plánuje dále optimalizovat rychlost a škálovatelnost systému.
Kvantová bezpečnost a sítě
Mitsui, Quantinuum a NEC úspěšně dokončili první test kvantových tokenů na 10kilometrové optické síti v Tokiu. Tyto tokeny, založené na kvantovém klíči (QKD) a principu no-cloning, jsou nefalšovatelné a přístupné pouze určenému příjemci. Tento systém zjednodušuje ověřování transakcí, což umožňuje téměř okamžité vypořádání bez potřeby třetích stran. Tokeny nabízejí unikátní vlastnosti: nefalšovatelnost, lokální validaci a ochranu soukromí, což je u klasických řešení nedosažitelné.
Global Risk Institute opět vydal svůj výroční report: 2024 Quantum Threat Timeline Report. Jedná se o report, který se snaží odhadnout, kdy kvantové počítače budou schopny rozbít RSA-2048 na základě názorů expertů.
Rovněž jsem po nějakém čase dal dohromady samostatný článek s názvem Blíží se kvantová bouře: Revoluce, která přepíše pravidla digitálního světa, kde shrnuji všechny zásadní informace o kvantové hrozbě a post-kvantovém šifrování, co se udály za poslední dobu.
Kvantový byznys, investice a politika
Ze stealth vyšel další startup Lightsynq a to rovnou s oznámením investice do série A v hodnotě 18 milionů USD. Lightsynq pracuje pokročilých optických propojení kvantových počtačů.
Napsat komentář
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.