Tento týden mám pro vás několik zajímavých čtení hlavně od IonQ a benchmarking pro kvantové procesory. Ačkoliv se snažím být politicky neutrální, v těchto dnech to není úplně tak možné. Tímto bych rád vyjádřil podporu ukrajinskému lidu!

Kvantové počítače

Tady najdete pěkný článek, který shrnuje obavy ohledně výpočtů na kvantových počítačích. Problém je, pokud chcete spočítat něco super tajné. Takže určitě to nechcete poslat přes cloud, aby jakýkoliv admin na Amazonu nebo jinde viděl co počítáte. Zároveň koupit a provozovat kvantový počítač „doma“ jo obrovsky těžké. Jedna cesta by mohlo představovat homomorfní šifrování. Tam zašifrujete data a pro jejich práci s nimi už není potřeba je dešifrovat. Nicméně algoritmu bude stále veřejný, skrytá budou jen data. Pak už je jen jedno řešení, tzv. blind quantum computing, tedy kvantové počítání naslepo. Jedná se vlastně o protokol pro kvantové informační sítě tak sofistikovaný, že ani „nepřítelem“ ovládaná kvantová síť ani kvantový počítač není hrozba. Nikdo nepozná co jste počítali a jak jste to počítali. Tento protokol se zrodil v Singapuru a tam na něm také pracují.

Xanadu oznámilo, že na APS March Meeting představí blueprint (strategický plán) jak postavit fotonický kvantový procesor, který předčí všechny ostatní. Jejich řešení má být postavené na tzv. hybridním řešení, které kombinuje bosonické a stlačené fotonické stavy. Tak se těšme, co představí.

IonQ na svém webu publikovalo velmi pěkný příspěvek ohledně různých parametrů qubitů jako je jejich čas, kdy udrží kvantovou informaci, fidelita kvantových operací, šíření chyb, atd. A částečným výsledkem tohoto přehledu je, že je těžké porovnávat kvantové procesory mezi sebou zvláště, pokud ne všichni poskytnou všechny informace. Proto v IonQ nabádají k tzv. Quantum Monroney Sticker, to znamená jednotným štítkům, které poskytnou základní parametry každého kvantového procesoru. Dalším krokem je pak benchmarking, ale to je disciplína ještě těžší. Vedoucí směr dnes je, že benchmarking by měl být na základě testovacích výpočtů nějakých užitečných problémů. No jo, ale každý procesor, zvláště pokud se tolik liší v parametrech může být lepší v jiných typech použití. Některý je lepší pro krátké výpočty ale s mnoha qubity. Jinde chceme spíše méně qubitů, ale delší výpočet, apod.

IonQ také oznámilo, že jejich nejnovější počin zvaný IonQ Aria dosáhl hodnoty 20 algoritmických qubitů. Algoritmický qubit je pojem, respektive metrika, která reprezentuje praktickou schopnost kvantového procesoru. Aria je již dostupná vybraným zákazníkům přes cloud v beta fázi testování.

A IonQ se o Algoritmickém qubitu (QA) také rozepsal na svém blogu. Na blogu najdete detailnější a rigoróznější vysvětlení. Ve zkratce, dosažený výkon 20 algoritmických qubitů znamená, že jste schopni postavit a spustit kvantový obvod s alespoň 20 qubity a obsahující více než 400 kvantově provazujících bran (CNOT) a zároveň dostanete rozumný výsledek. Zatím velká část hodnocení (kvantová nadvláda, Quantum Volume) jsou na bázi náhodných kvantových obvodů. To pro praktické výpočty je lidově řečeno na houby.

A jak to vypadá s Algoritmickými qubity u ostatních? H1 od Quantinuum (původně Honeywell) dosáhl 12 QA, IBM Falcon 6 QA a Rigetti Aspen-M-1 jen 5 QA.

A u benchmarku zůstaneme. Startup z Chicaga vydal svůj benchmark zvaný SupermarQ. Cílem je změřit výkon kvantového počítače za pomocí řady různých aplikací, tedy algoritmů, které se používají nebo budou používat pro průmysl, finanční sektor, chemický průmysl nebo energetický sektor. Zní to podobně jako AQ viz výše. Nicméně jsem nenašel alespoň částečné srovnání některých kvantových procesorů.

Čím dál častěji píšu o hybridních výpočetních systémech. Nedávno jsem zmínil, že na tom dělá i Dell. Zde na NextPlatform to rozebírají více do detailu.

Kvantová kryptografie

Velký IT hráč Infineon se pořádně pouští do kvantových technologiích. Infineon sám o sobě se zapojil do osmi různých německých projektů od qubitů z uvězněných iontů, supravodivých až po integrované obvody a kvantový software. Navíc Infineon přišel s novým TPM čipem (kryptografický čip, který se stará o velkou část šifrování a dešifrování na moderních počítačích), který podporuje XMSS šifrování pro digitální podpisy, který je (by měl být) kvantově odolný. Tento algoritmus jako kvantově odolný byl již schválen organizacemi IETF (Internet Engineering Task Force) a TCQ (Trusted Computing Group).

Kvantové technologie

Vědci z Univerzity of Birmingham poprvé vyzkoušeli kvantový gravitační gradiometr mimo laboratoř. Dosud se mimo laboratoř testoval jen kvantový gravimeter. Testovaný senzor byl schopný detekovat tunel zhruba jeden metr v podzemí. To je zatím nic moc, ale z dlouhodobější perspektivy se nabízejí různé aplikace od hledání minerálů a ropy, přes archeologické práce až po geofyziku. Pro zajímavost, senzor pracuje na principu atomové interferometrie a hlavní překážkou pro lepší výsledky jsou vibrace ve venkovním prostředí.

Kvantový byznys, investice

Ruský startup QSpace Technologies získal 1 milion USD seed investici (Gazprombank, žádný mezinárodní investor). QSpace pracuje na QKD satelitech na platformě CubeSat. Jinak se jedná o spin-off z Russian Quantum Center.

Dále svou seed investici oznámil startup Quantagonia z Německa. Quantagonia se zabývá vývojem kvantových algoritmů a software pro finance, dodavatelské řetězce, energetiku apod.

Cambridge Quantum Computing se přidalo do IBM Quantum Hub a bude používat jejich procesory i Qiskit. Zároveň IBM oznámilo investice do Quantinuum (dceřinka Cambridge Quantum a Honeywell) zabývající se uvězněnými ionty.

Zapata uzavřelo spolupráci s Andretti Autosport, kde chtějí použít kvantový schopnosti na analytice schované za automobilovými závody jako jsou Indycar série apod. Spíše je to ta jedna z typů spoluprací, kde jde spíše o PR než brzké reálné výsledky.

Spolupráci uzavřeli i Quantum Computing Inc. a QPhoton, kde QPhoton by pro své integrované fotonické řešení používal softwarovou nadstavbu Qatalist od QC Inc.

Svoji seed investici oznámil i spin-off QuantrolOx v hodnotě 1.4 milionu liber. QuantrolOx pracuje na software s využitím AI a strojového učení pro optimalizaci využití qubitů a jejich řešení by mělo být nezávislé na hardware.