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

Obrázek týdne: další krok ke kvantovému internetu, kdy se podařilo kvantově provázat tři účastníky jedné kvantové sítě. Kredit: Nature

Kvantová fyzika a informatika

Vědci z University of Cambridge přišli s novou metodou, jak uložit kvantovou informaci v kvantové tečce. Samotná kvantová tečka není jeden kvantový objekt, ale je to soustava několika tisíců atomů, řádově 100 000. Vědci úspěšně uložili kvantovou informaci do spinového stavu jednoho z jader a pak ji byli schopni najít. V podstatě je to jako hledat jehlu v kupce sena. To z tohoto objevu dělá vhodného kandidáta na kvantovou paměť zvláště pro kvantové sítě.

Kvantové počítače

S IBM nastolil spolupráci i gigant BP. Cílem spolupráce je výzkum v oblasti možného využití kvantových počítačů pro efektivnější dopravu nebo redukci emisí.

Další spolupráce vzniká mezi společnostmi Samsung a Honeywell, kde cílem je využít kvantové počítače pro návrh lepších baterií. Samsung již dříve spolupracoval s vědci na Imperial College London, kde připravili prototyp algoritmu, který by se měl testovat a rozvíjet pomocí kvantových počítačů od Honeywell.

Společnost Strangeworks představila svůj kvantový ekosystém. Základ ekosystému má tři části. První je Strangeworks QS (Quantum Syndicate), což je spolupráce s jednotlivými hardwarovými i softwarovými kvantovými společnostmi (1QBit, IBM, Honeywell, Microsoft, Amazon, …) za účelem nabídky jejich služeb v ekosystému Strangeworks. Další služba je Strangeworks QC. Jedná se o volně dostupný web, kde uživatelé získají přístup k knihovnám, kódům, frameworkům, nebo kvantovým programovacím jazykům. Uživatel pak kromě studia spousta kódů a výukových materiálu bude moci vytvářet vlastní řešení a kombinovat různé platformy a provádět simulace. Třetí službou je Strangeworks EQ (Enterprise Quantum). Ta bude placená a je určena pro velké společnosti, univerzity či vládní instituce. Kromě výše uvedeného služba navíc nabízí management kvantových projektů, vysoké zabezpečení či řízení jobů.

Minule jsme psali o společnosti Microsoft a jejich vsázce na topologické qubity, kde se vzal zpět objev Majoranových částic v roce 2018. Samozřejmě je to velké téma, o kterém se hodně píše. Někteří píšou že MS je teď ze hry. Je potřeba připomenout, že aktivity Microsoft nejsou jen topologické qubity. To, v čem spočívá kouzlo topologických qubitů je krásně popsáno zde. Mezitím se objevila zpráva, že Majoranovy fermiony se podařilo objevit v magnetickém materiálu. Takže topologické qubity ještě nejsou tak úplně ztraceny.

Společnost Quantum Computing Inc. oznámila vydání své komerční platformy Qatalyst (dříve pojmenované jako Mukai). Qatalyst je software, který řeší optimalizační problémy na klasickém i kvantovém hardware různých výrobců. Qatalyst a jeho fungování by mohl být přijatelnější pro klasické vývojáře, kteří řeší optimalizační problémy klasickými algoritmy. Obvykle, pokud chtěji nasadit kvantové řešení, musejí si mnohé nastudovat a naučit, nebo mohou využít Qatalyst, kde to pro ně bude jednodušší.

D-Wave ve spolupráci s Google provedl zatím největší a nejkomplexnější kvantovou simulaci, která využívala tisíce qubitů (v kvantovém annealeru). Konkrétně šlo o simulaci kvantového magnetu, který vykazuje topologické vlastnosti. Za předpovězení tohoto kvantového magnetu byla v roce 2016 udělena Nobelova cena.

Iontová past, která uvězní řetězec jader Ytterbia-171, který fungují jako qubit. Samotné qubity jsou ovládány pomocí pulsů UV laseru.

Velká část výrobců kvantových procesorů si píše vlastní programovací jazyk. Nejinak je tomu i v Sandia National Laboratory. V Sandia vyvíjejí vlastní procesory na bázi qubitů z uvězněných iontů. V současnosti mají 3-qubitovou mašinu, který by se měla upgradovat na 10 a 32 qubitů v roce 2021 a 2023. Jejich programovací jazyk se jmenuje Jaqal (ve skutečnosti je to vtipná zkratka z Just Another Quantum Assembly Language, tedy něco jako „jen další kvantový programovací jazyk“). A proč vyvíjet vlastní jazyk? V článku pěkně popisují, že jejich cílem je uživatelům dát zcela plnou kontrolu. Tedy, pokud by dvě oprace na dva qubity měly proběhnout opravdu současně, tak tomu tak bude bez nějakých optimalizacích jako jinde. To je důležité hlavně pro experimenty, kdy opravdu potřebujete vědět, co se tam děje.

Kvantové sítě a kryptografie

Na univerzitě Delft University of Technology udělali další krok ke kvantovému internetu, kdy kvantově provázali tři účastníky (dosud se většina experimentů pracovala jen s dvěma účastníky, případně mezičlánkem uprostřed). Konkrétně, pro udržení qubitu, tedy jako kvantovou paměť použili na bázi syntetických diamantů (přesněji řečeno v defektu diamantu, kde jeden atom uhlíku je nahrazen atomem dusíku). Jak lze vidět v úvodním obrázku, fyzicky spojeni byli Alice-Bob a Bob-Charlie. V případě navázání kvantového propojení Alice-Charlie, Bob fungoval jako kvantový opakovač s kvantovou pamětí. Ta paměť je tam podstatná, protože fotony od Alice a Charlie přicházejí v jiný čas.