Uplynulý týden přinesl opět nemálo novinek, hlavně z oblasti byznysu, spoluprací a dalšího vstupu na burzu (IonQ). Zajímavou novinkou bezesporu je vstup do kvantových počítačů dalšího IT velikána, kterým je Dell. Určitě si pak přečtěte více o Quantum Brilliance a jejich snaze vyvinou malé kvantové počítače, nebo spíše kvantový akcelerátor (protože to nebude samostatný počítač jako spíše specializovaná karta uvnitř našeho klasického počítače). Dále se objevil zajímavý článek o tom po jakých konkrétních (kvantových) pozic bude v následujících letech poptávka. A určitě neopomeňte další čínský úspěch v oblasti kvantových sítí.

Kvantová fyzika a informatika

Molekula jako nosič kvantové informace je široce zkoumaná. Molekula je většinou větší (než elektron, iont, …) a může různě vibrovat a rotovat. To vede k velmi různým způsobům, jak by kvantová informace do molekuly šla uložit. Avšak také podléhají dekoherenci, tedy ztrátě kvantové informace. Jeden z novějších výzkumů z Durham University ukazuje možnost využití ultrachlazených polárních molekul pro realizaci qubitu s potlačenou dekoherencí.

Kvantové počítače

Dalším staro-novým hráčem na poli kvantových počítačů je Dell. Dell představil svou práci na kontejnerové (např. Kubernetes) hybridní emulační platformě. Základní jádro tvoří Qiskit AER jako kvantový simulátor nad kterým je postavený celý kontejner emulační prostředí. Qiskit je open source a lze jej proto modifikovat. Dell tímto chce nabídnou vývojářům platformu pro testování hybridních klasicko-kvantových algoritmů a řešení. Pravděpodobně jde jen o začátek širších kvantových aktivit Dell.

Vědci z Technical University of Denmark a University of Bristol postavili jeden z největších optických kvantových čipů a co více, demonstrovali na něm několik různých kódů pro korekci kvantových chyb. Jedná se zatím o první takovou demonstraci korekci kvantových chyb pro fotonické qubity.

V rámci konsorcia QED-C vyšla zajímavá publikace, která se mnohem detailněji kouká na to, jaké profese v oboru kvantových počítačů budou potřeba v následujících 2-5 letech, viz obrázek níže. Publikace je na arXiv. V článku najdete mnohem více informací, včetně jaké vzdělání je vhodné, jaké i nekvantové profese budou potřeba, atd.

Už jsme párkrát psali i německo-rakouské společnosti Quantum Brilliance, která staví kvantové počítače malé velikosti s qubity na bázi NV center. Pěkný shrnutí o tom, na čem pracují a jaké mají plány najdete zde. QB již představilo kvantový počítač o velikosti pasující do standardní rackové skříně, který má typicky 5 qubitů. V roce 2025 chtějí přijít s novou řadou „Quantum Accelerator“, který by měl mít okolo 50 qubitů a velikost podobnou moderním výkonným grafickým kartám. V dlouhodobějším horizontu uvažují i o mobilních čipech. V tomto případě je to reálnější, neboť qubity na bázi NV center využívající spin jádra nepotřebují chlazení a tedy fungují i při pokojové teplotě.

Kvantový software a algoritmy

Když jsem zatím psali o kvantové Monte Carlo metodě, téměř vždy se to týkalo finančního sektoru. Zde přinášíme jinou ukázku využití a to pro hledání a návrh nástupce křemíkových polovodič. Křemíkové čipy, respektive transistory se dostávají na velikost 5 nm a už pomalu dosahujeme fyzikálních limitů. K tomuto výzkumu, kromě kvantového Monte Carla využijí výzkumníci a právě budovaný exascale superpočítač Aurora.

Cambridge Quantum svoji nejnovější verzi TKET hardwarově-nezávislé platformy pro vývoj kvantového software (v.0.15) vydala jako open source. Přechod pod open source pomůže lépe validovat kód, objevit chyby, ale hlavně snadněji kolem toho postavíte větší komunitu. To bude důležité, protože na trhu je více podobných platforem ale dominantních jich nakonec bude jen pár. Kódy najdete samozřejmě na GitHubu.

Výzkumníci z Cornell University představili kvantově-klasické řešení hybridní řešení pro strojové učení se zaměřením hledání chyb a diagnostiku v elektrické rozvodové síti.

Kvantové sítě a kryptografie

Čínští vědci vylepšili jeden z hlavních parametrů pro úspěšné nasazení QKD, tedy key rate (množství přenesených klíčů za jednotku času). To klade obrovské nároky hlavně například na detektor jednotlivých fotonů. Toho dosáhli změnou schématu QKD, kde se přepne režim při tzv. synchronizaci chaosu. Synchronizace chaosu je poměrně nový fenomén, studovaný třeba právě u laserů. Zde, právě přepnutím režimu přeskočíme jistý mrtvý čas laseru kvůli synchronizaci. Tento trik právě umožní zvýšit key rate. Zde vědci dosáhli až 0.75 Gbit/s.

BT společně s Lumenisity demonstrovali významný pokrok v QKD, kde místo klasických optických vláken použili vlákna dutá plněná jen vzduchem na vzdálenost 6 km. Běžná vlákna jsou vyplněna nějakým průhledným materiálem, většinou na bázi skla. Pro potřeby QKD u takových vláken nelze využít celého potenciálu jako u přenosu klasických bitů kvůli tzv. crosstalk efektu, tedy rozmazání fotonu ve vlnové délce a následná interference s fotony v jiném frekvenčním kanále. Proto většinou potřebujeme použít více vláken pro udržení nějaké rychlosti QKD. Dutá vlákna, zdá se, tyto efekty potlačují a tedy průchodnost jednotlivých dutých vláken z pohledu jednotlivých fotonů je větší.

Vývoj v oblasti kvantových sítí je v momentu, kdy se nejintenzivněji pracuje na vývoji kvantových sítí se složitější topologií. A Čína je v této oblasti lídrem. Dokazuje to i nedávným pokrokem, kdy postavila síť se 46 účastníky, kdy zkoušeli různé topologie sítí. Zároveň mělo jít i o co nejpraktičtější využití QKD. Jako mezičlánky použili tzv. důvěryhodné (musíte jim věřit, že klíč neprozradí někomu dalšími) směrovače v kombinaci s optickými přepínači.

Konference, školy, eventy

Francouzská organizace QuantX při Ecole Polytechnique pořádá příští týden obrovský kvantový hackathlon „BIG Quantum Hackathlon“. V první fázi průmysloví partneři připraví své typické problémy a soutěžící týmy budou mít za úkol některý z těch problémů vyřešit pomocí reálných kvantových počítačů. Projekt má velmi velkou podporu z kvantového průmyslu a soutěžící dostanou přístup k 10 různým hardwarovým a softwarovým platformám.

Byznys, investice, granty

Pěkné obecné pojednání, jak se investoři dívají na deep tech, kam patří i kvantové technologie, najdete na TQD.

Tak už je to potvrzené, SPAD společnost dMY Technology Group III přebírá IonQ, čímž se IonQ dostane na burzu NYSE. Od 1. října bude obchodovatelná po zkratkou NYSE: IONQ

QCWare, který se zabývá vývojem kvantových algoritmů, oznámil uzavření investičního kola série B v hodnotě 25 milionů USD.

Atosu se komerčně daří a opět udal svůj kvantový simulátor QLM i do Galician Supercomputing Center (CESGA).

Francie nalije dalších 150 milionů EUR do kvantového výzkumu. Nový program PEPR se zaměří na nové typy qubitů, korekce kvantových chyb, kvantově odolné šifrování a nekonvenční kryptografii na kvantové bázi. Projekt bude veden třemi organizacemi – CNRS, CEA a Inria. Již dříve Francie určila 300 milionů EUR na kvantový výzkum.

University of Glasgow spouští své centrum pro kvantové technologie. To by se mělo zaměřit na R&D projekty jako je kvantový gravimetr, kvantové kamery nebo kvantovou komunikaci.