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

Kvantovky v Čechách

Evropský parlament i Evropská komise schválili program IRIS². IRIS² znamená Infrastructure for Resilience, Interconnection & Security by Satellites, tedy něco jako Starlink, i když více určený pro EU a členské státy. Ale bude tam i komerční část. Co je zajímavé ve spojení s ČR je, že IRIS² bude řízeno agenturou EUSPA (Agentura Evropské unie pro Kosmický program), která již sídlí v Praze a po, například, navigaci Galileo a monitorovací síti Copernicus je to další program, který bude mít na starosti. Co je zajímavé pro nás tady je fakt, že součástí IRIS² je i vesmírná část EuroQCI, tedy kvantové satelity a jejich infrastruktura!

Kvantové počítače

Vědci z University of New South Wales vymysleli, vyrobili a předvedli nový typ spinových qubitů, které nazvaly „flip-flop“. V Austrálii jsou světová špička v oblasti křemíkových spinových qubitů. Ale i ty mají spoustu problémů. Například je k jejich řízení potřeba proměnlivé magnetické pole. A to je problém, to se špatně formuje, resp. lokalizuje jen na malou oblast. Proto kvantové tečky nemůžeme dát úplně blízko sebe. Podobně i pro spin jádra, tam ta story je velmi podobná. V tomto případě si řekli, že chtějí křemíkový spinový qubit, ale řiditelný elektrickém polem. K tomu udělali spoustu simulací a výpočtu a nejlépe jim vyšla kombinace spinu elektronu a spinu jádra atomu. V tomto případě spin elektronu a jádra jsou vždy opačně. Třeba stav |0> je spin elektronu nahoru a jádra dolu a stav |1> je spin elektronu dolu a jádra nahoru. A elektricky to můžete řídit, pokud elektron mírně „posunete“ vzhledem k jádru a tak efektivně vytvoří elektrický dipól. A ten lze řídit elektricky a navíc dva systémy blízko sebe mohou také elektricky interagovat, tedy interakce mezi více qubity. Ve výsledku by to mohlo vést k lépe ovladatelným spinovým qubitům kompatibilních s CMOS technologií pro výrobu.

Důvěřuj, ale prověřuj. A to zvláště platí pro kvantové počítače, kde o ověřování může být velmi obtížné, zvláště při množství qubitů, které nejsme schopni simulovat na klasických počítačích. Nyní se objevila práce alespoň pro oblast kvantových simulátorů, kde díky kvantovým fluktuacím, které mají jistý vzorec lze ověřit, jak moc dobře funguje váš kvantový simulátor.

Vědci z MIT představili nový teoretický koncept, jak použít spin jádra jako qubit a to za pomoci laserů. To je téměř revoluční práce v mnoha směrech. Atomové jádro jako spin není úplně nová myšlenka. Například kvantové počítače na bázi uvězněných iontů jsou vlastně atomová jádra očesaná o elektrony (proto to jsou kladně nabité ionty), ale zde qubit je reprezentován pomocí energetických hladin. Také zde byly pokusy použít spin jádra skrze spin elektronu, viz výše. Nicméně to je taková metoda dost nepřímá a tím pádem i komplikovanější. A v neposlední řádě, pokud by se tento princip podařilo realizovat, tak koherenční časy spinů jader se počítají v řádech hodin, a ne zlomků sekund jako u čehokoliv současného. Vědci zde chtějí využít tzv. optonuclear quadrupolar (ONQ) efekt, kde použijí dva sladěné lasery o mírně odlišných vlnových délek. Výhoda je, že by mohli použít vlnovou délku, která se používá i pro QKD, tedy mohlo by zde být přímé napojení. Budeme se těšit na experimentální realizaci.

Quantum Machines představilo nový produkt QCage.64. Jedná se o inovativní sadu čipů pro řízení supravodivých qubitů.

Kvantový software a algoritmy

Kvantové počítače v dohledné době nebudou vhodné pro velká data, ale pro malá avšak komplexní data. Nicméně výzkumníci už nejen sní, ale dost konkrétně si umí představit, co vše by šlo udělat, až kvantové počítače zvládnou i velká data. A třeba tady se rozepisují ohledně AI a jazykovým modelům.

Společnost QuEra, která pracuje na kvantových simulátor na bázi neutrálních atomů přišla s novou metodou, jak namapovat řešený problém na Rydbergovské (neutrální) atomu v kvantovém simulátoru. Právě převod nějakého řešeného problému do kvantových počítačů je jeden z prvních problémů, na které narazíte. Samozřejmě, máme tu nějaké, téměř generické postupy, nicméně ty vůbec nemusí být ideální. Naopak, pokud toto mapování provedete dobře, tak můžete ušetřit spoustu qubitů a tím pádem řešit komplexnější problémy dříve.

Zajímavý příspěvek na blogu Qiskit: Jak mohou startupy využit Qiskit a být úspěšný.

Kvantový byznys, investice, granty

Kanadský startup Quantum Bridge Technologies získalo grant v hodnotě 1M CAD na test svého kvantově odolného řešení Distributed Symmetric Key Exchange (DSKE). Jejich řešení je postavené na základě před-sdílených náhodných číslech u klienta a napříč několika huby.

EU vydalo velký report o svých kvantových aktivitách pod hlavičkou Quantum Flagship 2018-2021. To celkově zahrnuje 1313 článků a dalších 223 je v recenzním řízení. Podáno bylo 105 patentů. První čtyři roky, EU dalo 150M EUR do 64 konsorcií. Report pak popisuje úspěchy v jednotlivých oblastech jako jsou kvantové počítače a simulátory, kvantové sítě, kvantové senzory apod. Například, základní výzkum v oblasti fotoniky pomohl vzniknout 25 startupům a spinoffům. Ve četní můžete pokračovat zde.

Rigetti je asi první kvantová společnost, která propouští. Rigetti oznámila aktualizaci své roadmapy a strategických dokumentů. Hlavní úsilí se má zaměřit na nový procesor Ankaa-1 s 84 qubity v Q1 2023. A dále pak vylepšovat parametry a co nejdříve dosáhnout kvantové výhody i na menším počtu qubitů. Ono se to může zdát jako malý posun vůči současným procesorům Aspen-M s 80 qubity. Nicméně Ankaa zahrnuje nový design a uspořádání qubitů, ale i vlastní supravodivé obvody jsou značně vylepšené. Po sérii Ankaa je pak na řadě série Lyra s 336 qubity. Toto vše obsahuje i změny na vedoucích pozicích a propuštění zhruba 28% zaměstnanců (předpokládám převážně nekvantových zaměstnanců).

Startup Quantum Brilliance získal investice za 18M USD. Quantum Brilliance pracuje na kvantových počítačích na bázi NV center v nanodiamantech a jeho cílem je dodávat přímo celé kvantové počítače on premise a nikoliv skrze cloud. Navíc výhoda tohoto typu qubitů je, že pracují při pokojové teplotě.

SandboxAQ (spin-off z Google) získal na investicích dalších 100M USD (celkově již 500M USD). SandboxAQ pracuje na různých produktech. Ten momentálně nejžhavější je AI, které skenuje síť zákazníka a identifikuje, které protokoly a aplikace budou muset použít kvantově odolné šifrování (PQC) a umí určit i prioritu či urgentnost. Dále ale pracuje i na kvantových senzorech a dalších kvantových aplikacích.

Nizozemí a USA podepsali prohlášení o bližší spolupráci v oblasti kvantového výzkumu.

Startup memQ získal seed investici za 2M USD. memQ pracuje na kvantovém opakovači (repeater).