Pravidelný týdenní přínos vybraných novinek ze světa kvantových počítačů, kvantových sítí a komunikace, kvantových technologií a kvantového byznysu.

Kvantová fyzika a informatika

Vědci z University of Copenhagen Niels Bohr Institute vyvinuli nový nanočip o velikost menší než je desetina tloušťky lidského vlasu. Tento nanočip funguje jako zdroj jednotlivých fotonů a umí do nich zakódovat kvantovou informaci. To může být vynikající element pro fotonové kvantové počítače nebo kvantové simulátory.

Kvantové počítače

Z mnoha titulků mnoha magazínů by se mohlo zdát, že hlavní kvantový závod se odehrává hlavně mezi USA a Čínou. V Quantum Computing Report se na to podívali detailněji. Z hlediska investic, ať státních nebo soukromých, EU a státy v ní dávají dohromady velkého hráče investující dokonce více než USA.

Čím více se začíná přemýšlet, jak lze kvantové počítače využít a vznikají různé „use cases“ reporty. Jeden takový od IBM popisuje, jaké využití by mohly kvantové počítače najít ve zdravotnictví. Namátkou se jedná o lepší diagnostiku, precizní zdravotní péče a optimalizace ve financování a ocenění (s ohledem na zdravotní pojištění v USA).

NTT a Caltech se spojili za účelem vývoje lepších koherentních Isingových strojů (CIM – Coherent Ising Machine) na kterých už NTT pracuje. Koherentní Isingovy mašiny jsou typem analogových kvantových počítačů. Dá se nazvat jako bratříček kvantových annealerů např. od D-Wave. Tyto stroje jsou schopny řešit jakýkoliv problém, který lze formulovat pomocí Isingova Hamiltoniánu. Tedy je vhodný například pro kvantové optimalizace. Cílem kolaborace je vyvinou rychlejší a menší CIM velikosti čipu.

Výzkumníci z Microsoft a University of Sydnes vyvinuli řídící čip Gooseberry. V současnosti, nejběžnější přístup k chlazeným qubitům je, že na každý qubit je napojen koaxiální kabel, skrze který putují mikrovlnné signály řídící qubit. Tento nový čip pracuje i při nízkých teplotách, a tak může být umístěn blízko samotného čipu s qubity. To znamená ušetření značného množství kabeláže, které z chladničky musí jít ven. Jedná se o podobný produkt jako je Horse Ridge od Intelu.

Do zkoumání využití kvantových počítačů se pustil i výrobce aut BMW. Konkrétně se dohodl s Honeywell a jedním ze studovaných případů je optimalizace dodavatelů tak, aby rozvrh výroby běžel maximálně hladce.

Cambridge Quantum Computing oznámilo spolupráci s farmaceutickou společností Roche. V rámci platformy EUMEN je cílem využití kvantových počítačů pro studium Alzheimerovy choroby.

Kvantové sítě a kryptografie

Výzkumníci v Číně demosntrovali MDI-QKD na dlouhé vzdálenosti. Measurement-device-independent quantum key distribution (MDI-QKD) je kvantový protokol, který, jak název napovídá, by měl poskytnout bezpečnou distribuci klíče, i když použijeme nedůvěryhodná zařízení. Dosud MDI-QKD bylo demonstrováno jen pro spoje za pomocí optických vláken. Nyní v Číně demonstrovali i pro bezdrátové spojení za pomocí kvantových satelitů. Pro zajímavost, ztráty v atmosféře mezi satelitem a stanicí (v nadmořské výšce 5 100 m) jsou 41-52 dB. Pro stanice na úrovni hladiny moře tyto ztráty budou ještě větší. Technicky MDI nody nahrazují důvěryhodné nody.

Cloudfare s Google provedli experiment s kvantově zabezpečeným protokolem TLS. Protokol TLS se běžně používá pro bezpečné připojení známé také jako HTTPS. Kvantově vylepšit lze dvě součásti. Kvantově odolné šifrování pro klíč a kvantový podpis. Nicméně se ukázalo, že obě součásti nemohou být přítomny současně, neboť by výsledný objekt byl příliš veliký a pomalý. Obecně, algoritmy pro kvantově odolné šifrování jsou náročnější než třeba RSA. Ve výsledku experiment proběhl s post-kvantovým TLS bez podpisu.

EvolutionQ vydal svůj report ohledně kvantových generátoru náhodných čísel. Kromě detailnějšího vysvětlení QRNG můžete v reportu najít i nějaké ty use cases, např. v loterii a online kasinech, IT bezpečnost (generování privátních klíčů), QKD, experimenty a soutěže (opravdu náhodný výběry) a další.

Aliro Quantum se připojilo do Centre for Quantum Networks (CQN). CQN chce postavit první kvantovou síť s plnou korekcí chyb a propustností 10 M qubitů/s na vzdálenost 100 km mezi různými uživateli sítě za pomocí kvantových opakovačů. V této souvislosti se mluví o tzv. Entanglement as a Service (EaaS). V podstatě, pokud máte dva koncové body kvantově provázané, tak pak za pomoci kvantové teleportace si mohou obě strany vyměnit kvantová data bez fyzického toku qubitů v síti (samozřejmě potřebuji klasickou síť, bez té to nejde). Takže poskytoval by měl právě hlavně zajistit kvantové provázaní mezi dvěma uživateli.

Mastercard je jedno prvních velkých jmen, které chce zavést kvantově odolné šifrování pro své bezdotykové platby. Nová specifikace se nazývá Enhanced Contactless (Ecos).

Kvantový byznys a investice

Classiq dokončil investiční kolo Series A ve výši 14.5 milionů dolarů. Classiq je kvantová softwarová společnost, která pracuje na řešení kvantového programování na vysoké úrovni ve smyslu, že uživatel nemusí programovat jednotlivé kvantové obvody. Cílem spíše je umožnit uživateli vysvětlit o co mu jde a pak vlastní kvantový obvod se vygeneruje sám.