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

Kvantovky v česku

Ve velkých evropských kvantových projektech skoro žádné české zástupce nenajdete. Snad jen IT4Innovation, který bude hostovat kvantový počítač. Nicméně je tu ještě jedna společnost, která je již ve třech velkých evropských kvantových projektech. Tou je společnost AMIRES, která se zabývá řízem vědeckých projektů. Po projektech Qu-Pilot a Qu-Test mají na starosti i projekt SPINUS. SPINUS je evropský projekt za 10€ milionů, jehož cílem je postavit kvantový počítač a kvantový simulátor na bázi spinu v NV centrech.

Kvantové počítače

Koho nebaví číst jednotlivé novinky a skládat si celistvý obrázek o dění v kvantovém světě, tak si rád přečte nějaký ten shrnující report. Tady je jeden z těch lepších: IQM–OpenOcean–Lakestar State of Quantum 2024 s podtitulkem „Understanding the 2023 trends and outlook for 2024“.

Vědci z Číny opět posunuly dál vývoj v oblasti fotonických kvantových počítačů. Z dlouhodobého hlediska je výhoda fotonů ta, že se nemusíme držet jen qubitů, ale poměrně snadno lze jít i do vyšších dimenzí (například qutrit nebo obecně qudit), například skrze orbitální momenty hybnosti. Na druhou stranu je mnohem náročnější s takovýmito vyššími dimenzemi pracovat. V tomto případě si vědci na pomoc vzali tzv. hluboké difrakční neutrální sítě (deep diffractive neural networks D²NNs) které jim pomohly navrhnout sadu kvantových bran pro vyšší dimenze. To čínští vědci realizovali (třídimenzionální kvantové brány) a to dokonce s poměrně vysokou s fidelitou 99.4%. To je hodně slušné.

Pár novinek z kvantového hardware: Quantum Machines představili dvě nová zařízení. QDAC-II je velmi stabilní zdroj napětí s velmi nízkým šumem navržený pro řízení supravodivých a spinových qubitů. Nová verze je však mnohem kompaktnější. Další novinou je QSwitch, jedná se o programovatelný switch pro stejný typ qubitů, který umožní velmi rychle přeprogramovat/překonfigurovat experiment. # QuantWare představil novou generaci svého zesilovače. Jedná se o Cresendo-S J-TWPA, který je umístěn uvnitř kryostatu a pomáhá vyčítat qubity a zesilovat signál o 16-20dB. Má lepší poměr signál-šum a hlavně je také kompaktnější.

Americký Infleqtion (ColdQuanta) vydalo vlastní roadmapu pro následujících 5 let. Podobně jak jsme viděli již dříve (QuEra), roadmapa již hlavně mluví o množství logických qubitů a korekcích kvantových chyb, ne fyzických. To znamená, že letos chtějí představit 2 logické qubity (1 600 fyzických – neutrální atomy), v 2026 již více jak 10 logický qubitů (8 000 fyzických qubitů) s hloubkou výpočtu až 10 000 kvantových operací a v roce 2028 chtějí dosáhnout více než 100 logických (40 000 fyzických) qubitů. S tímto plánem byly také oznámeny investice jak do software tak hlavně pochopitelně do vývoje hardware. Jejich první, komerčně dostupný kvantový počítač se pak bude nazývat Sqorpius. Navíc Infleqtion není jen kvantově počítačová společnost, ale zabývá se i dalšími kvantovými technologiemi. Nyní byly představeny jejich první komerční optické atomové hodiny Tiqker, které mají velikost 3U do racku.

Zajímavý pokrok v oblasti logických qubitů a kvantových korekčních mechanizmů představil startup Nord Quantique, který dokázal pomocí korekčních mechanizmů za použití jen jednoho fyzického qubity zlepšit koherenční čas o 14%. Konkrétně používají tzv. GKP bosonic codes, který se vyznačuje tím, že potřebuje 1 000 – 10 000 krát méně fyzických qubitů na kvantové korekce.

Kvantová bezpečnost

Na arXivu se objevil docela zajímavý preprint s titulkem „Assessing the Benefits and Risks of Quantum Computers“. Mezi autory jsou poměrně velká jména v oboru a jejich cílem bylo zhodnotit možné výhody nebo rizika kvantových počítačů. Snažili se vzít současné trendy a stav poznání. Hlavní závěr je: „Lze věrohodně očekávat, že kvantové počítače budou schopny provádět výpočty s ekonomickým dopadem dříve, než budou schopny provádět výpočty s kryptografickým významem.“ To znamená, že názor, že kvantové počítače, které budou schopné rozbít současné šifrování, jsou ještě stále docela dost daleko je velice platný.

Spin-off z University of Oxford Quantum Dice pracující na kvantových generátorech náhodných čísel (QRNG) a BT Group (British Telecom) spolu testují kvantový generátor VERTEX QD-1100 z pohledu dlouhodobého výkonu, spolehlivosti atp. pro případné nasazení do telekomunikačních sítí. QRNG od Quantum Dice je postavený na bázi kvantové optiky a využívají vlastní patentové řešení umožňující certifikovat náhodnost nezávisle na konkrétním zdroji fotonů.

Linux Foundation oznámil vznik nového společenství zvaného „Post-Quantum Cryptography Alliance“. Tato aliance je otevřenou a společnou iniciativou, která má podpořit rozvoj a přijetí postkvantové kryptografie. Zakládající členové jsou Amazon Web Services (AWS), Cisco, Google, IBM, IntellectEU, Keyfactor, Kudelski IoT, NVIDIA, QuSecure, SandboxAQ a University of Waterloo.

Kvantový byznys, investice a granty

Americká federální agentura IARPA se snaží, aby zpravodajská komunita měla dobrý vhled do kvantových počítačů. V rámci této snahy spouští projekt Entangled Logical Qubits (ELQ), který se zaměřuje na logické qubity. V rámci tohoto projektu dostaly zatím granty čtyři týmy: ETH Zurich, Harvard University, University of Innsbruck, University of Sydney. Tři ze čtyř mimo USA, zajímavé.

Spojené království oznámilo další investice do svého kvantového ekosystému formou grantů. V první fázi podpoří sedm projektů v oblasti testovacích systémů (testbed) za £30 milionů. Ty by měly být dodány do National Quantum Computing Centre (NQCC) do 2025. Vybrané testbedy jsou vlastně kvantové počítače na bázi fotoniky (ORCA) a uvězněných iontů (Oxford Ionics), dva na bázi neutrálních atomů (QuEra a Infeqtion/Cold Quanta), dále supravodivý (Rigetti) a křemíkový/spinový (Quantum Motion). Posledním projektem je obecný testbed pro fotoniku (Aegiq). Pak je tu druhá skupina šesti projektů celkem za £15 milionů. Ty se zaměří na kvantové simulace v chemii (Cambridge Quantinuum), kvantovou inerciální navigaci (MoniRail), kvantové zobrazovací metody mozku (Cerca Magnetics), gravitační kartografie (Delta g), optimalizace vlakové dopravy (Q-CTRL) a optimalizace rozvodné sítě (Phasecraft).