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

Kvantové počítače

PsiQuantu, jedna z hlavních společností pracujících na fotonických kvantových procesorech, oznámila další pokrok v implementaci korekce kvantových chyb. Dle jejich měření dosáhli až 50 násobného zlepšení a to není vůbec špatné. Hlavní příčinou je tzv. Active volume compilation. Jedná se o optimalizace, které redukují čas, potřebný pro běh aplikace. Tedy, pokud to spočítáte rychleji, máte i méně kvantových chyb. Toho můžete dosáhnout efektivnějším využitím vašeho kvantového procesoru. Zde konkrétně využili tzv. long-range spojení mezi qubity. U supravodivých procesorů dva vzdálené qubity je velmi náročné propojit (spousta operací SWAP, větší komplexnost apod.) – takže reálně ten procesor nevyužíváte moc efektivně v celém svém objemu. Avšak toto je menší problém u fotonických kvantových procesorů. Jen škoda, že jsou zde uvedena relativní čísla, tedy 50 násobné zrychlení, a ne čísla absolutní, tedy kolik qubitů, jaký čas apod.

IBM minulý měsíc zpřístupnila novou utilitu zvanou „circuit cutting“ nebo „dynamic circuits“. Jedná se o nástroj, který je schopný složitý kvantový obvod rozsekat na několik menších, které mohou být spuštěny nezávisle a na menších kvantových procesorech a tedy i dříve. A hned několik společností se toho chytlo a začali s tím aktivně pracovat. Více si o tom můžete přečíst zde.

Ve Francii vznikl nový startup Siquance, který cílí na vývoj kvantových počítačů na bázi křemíkových čipů, tedy pravděpodobně kvantových teček. Startup vychází z výzkumu v rámci CEA/CNRS, což je francouzská obdoba české Akademie věd.

Hyperion Research provedl rozsáhlý výzkum mezi 300 společností, které nějakým způsobem už pracují na využití kvantových počítačů a jejich vývoji. A k čemu došli? Třeba, že trh s kvantovým počítáním by měl dosáhnout 1.2 miliardy USD v roce 2025 ⯁ Dominantní je USA, ale poměrně hodně roste Indie ⯁ 32% dotázaných společností nemají z kvantového počítaní zatím žádný zisk ⯁ Z hlediska zisků nejvíce generují společnosti s kvantovými počítači přístupných přes cloud, na druhém místě jsou provozovatelé těchto cloudů a třetí jsou kvantové počítače tzv. „domů“ (on premise) ⯁ Největší zaměření je na finance, dále na kvantové R&D, kyberbezpečnost, chemie a pak vývoj léků ⯁ investice od VC jsou stále vysoké a stále rostou.

Poslední dobou lze vidět, že o kvantových počítačích na bázi neutrálních atomů se mluví více a více. A co za tím vlastně stojí? To pěkně shrnuje článek na Physics Today. Tím klíčovým prvkem je vynález, ale hlavně praktické rozšíření optických pinzet, které jsou schopné manipulovat právě s jednotlivými atomy.

Z finské výzkumní instituce VTT vzniká spin off SemiQon, který naváže na výzkum ve VTT a jeho cílem je vyvíjet křemíkové kvantové počítače na bázi kvantových teček. Jejich hlavní devízou je CMOS technologie s integrovanou kryogenikou, která vytváří prostředí s velmi nízkým šumem pro kvantové tečky a tedy sklon ke kvantovým chybám.

Kvantový software a algoritmy

Q-Ctrl ohlásilo, že jejich platforma Fire Opal pro vývoj pro současné nedokonalé kvantové počítače bude volně přístupná. Jedná se o hardwarově nezávislé řešení pro optimalizaci vašich kvantových algoritmů pro současné nedokonalé kvantové počítače a to až na úroveň jednotlivých pulsů v některých případech. Volné využití zatím to platí pro kvantové počítače IBM, ale časem by se to mělo rozšířit i na další poskytovatele. V minulosti Q-Ctrl ukázal, že s tímto software dokázali zlepšit přesnost až 1000krát.

A tohle je pěkný a zajímavý. Qiskit spouští Qiskit Ecosystem. Jedná se o katalog open-source projektů, nástrojů, utilitek, knihoven a tutoriálů od komunity vývojářů a výzkumníků. Kromě mnoho jiného, je toto úžasná příležitost pro nezávislé nebo začínající kvantové vývojáře se předvést, získat uznání a i třeba pracovní pozici.

Minulý týden jsem napsal o nové společnosti Infleqtion. Ta nyní představila, na čem pracuje. Konkrétně představila práce na SupercheQ, tedy nástroj pro distribuované databáze, který by měl poskytnout až exponenciální výhodu. Nástroj je založen na tzv. random circuit sampling experiments, tedy ná algoritmech, které generují náhodné obvody. To zní jako nepraktické, tyto algoritmy se zatím používají jen pro benchmarking. Nyní se však jedná o první opravdu užitečnou aplikaci těchto zatím neužitečných algoritmů. Konkrétně mají pomoci pro kontrolu, jestli dva soubory jsou stejné, kde lze dosáhnout až exponenciální výhody. Tento nástroj byl experimentálně ověřen na kvantových počítačích od IBM.

Kvantové sítě

Společnosti Qubitekk a EPB of Chattanooga spolu spouštějí komerční kvantovou síť EPB Quantum Network. Bude se jednat o quantum-as-a-service typ služby určená pro komerční, akademické i vládní potřeby. V prvním kroku mám tato aktivita do oblasti nalákat další investice navázané právě na vývoj aplikací a use cases pro kvantové sítě. Zajímavé je, že EPB of Chattanooga je vlastně komunitní společnost, která má na starosti smart cities v oblasti Chattanooga. To zahrnuje velmi pokrokovou, automatizovanou a chytrou distribuci elektrické energie, ale tahají i optické kabely a nabízejí vysokorychlostní internet. A právě chytrá infrastruktura s optickou sítí je ideální prostředí proto si hrát s kvantovými sítěmi. V tomto smyslu EPB je úžasnou ukázkou, že v poměrně malém městě na jihu Tennessee lze dělat hodně zajímavé věci.

Kvantové technologie

Výzkumníci na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences přišli s novým elektro-optickým modulátorem, který je schopný změnit frekvenci jednotlivých fotonů, nebo ekvivalentně jejich vlnovou délku (barvu chcete-li). Navíc toto řešení je plně integrované na čip. To by mohlo pomoci kvantovým sítím a kvantovým počítačům, neboť v úplně ideálním případě je výhodný mít různé vlnové délky pro šíření fotonů v optickém kabelu, ve vzduchu, jeho detekci, apod.

Byznys, investice, granty

Evropský Pasqal a University of Chicago (které samo o sobě je již významným kvantovým hubem) uzavřeli spolupráci ve výzkumu v oblasti neutrálních atomů.

Strangeworks uzavřelo partnerství s BosonQ Psi. BosonQ Psi pracuje hlavně na inženýrských simulacích za podpory kvantových počítačů. BosonQ Psi nyní vstupuje do ekosystému Strangeworks a jejich zákazníci budou mít přístup k různým kvantovým počítačům, simulátorům i knihovnám. Na druhou stranu, ekosystém Strangeworks se rozroste o robustní oblast inženýrských simulací s podporou kvantových počítačů.

Strangeworks se dohodl s Rigetti, že Rigetti do ekosystému Strangeworks dodá nové aplikace pro kvantové strojové učení.

IQM a Keysight Technologies se dávají dohromady s cílem vytvořit řešení umožňující tzv. on-premises high-performance computing, kvantový počítač, který si zabudujete do svého HPC centra či si postavíte nové. Tedy žádná služba přes cloud, ale železo přímo domů.