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

Kvantová fyzika a informatika

Výzkumníci z Helmholtz Association přišli s novým stabilním zdrojem jednotlivých fotonů na bázi křemíku. Toho docílili dopováním křemíku uhlíkem a vytvořili tím tzv. G centra, která vyzařují fotony v infračervené oblasti, tedy vhodné pro optické sítě a kabely. Dosud se hlavně používaly centra v diamantech, avšak ty generují fotony o nevhodné vlnové délce. Navíc tento zdroj kromě stability nabízí až 100 000 fotonů za sekundu, avšak za cenu chlazení na -268 °C. Samostatný zdroj však nenabízí jednotlivé fotony na vyžádání, k tomu však již existují křemíkové rezonátory, které toto umožňují, ale zatím nebyl k dispozici stabilní křemíkový zdroj jednotlivých fotonů.

Kvantové počítače

Minule jsme psali o cílech jednoho milionů qubitů od Google a Číňanů. Nyní se svými plány přišlo i IBM a představilo svůj roadmap. Tento měsíc v tichosti IBM zpřístupnilo 65-qubitový procesor (IBM Quantum Hummingbird). Příští rok by IBM mělo přijít s 127 qubitovým procesorem (IBM Quantum Eagle), poté další rok 433-qubitový IBM Quantum Osprey, a pak s procesorem IBM Quantum Condor by měli dosáhnout 1121 qubitů v roce 2023. Dalším krokem bude pospojování několika procesorů Condor k dosažení mety jednoho milionu qubitů (bez přesného určení roku).

A zpátky k Číně. Pan Jianwei čínské plány k milionu qubitů představil v rámci přednášky a mnohá tvrzení podle něj média vytrhla z kontextu. Hlavně se jedná o tvrzení ohledně příchozího kvantového procesoru se 60 qubity a spolehlivostí (fidelitou) 99.5 %. Dle dalšího vyjádření Pan Jianwei jde o předběžné výsledky, které se musí ještě ověřit. Skupina navíc ani ještě nepublikovala žádný článek o jejich práci. Další zdroj pak řekl, že jsou pod velkým tlakem čínské vlády (skupina dostává již 20 let poměrně štědré dotace), aby přišli s novými výsledky, a to navíc lepšími než Sycamor s 56 qubity od Google. Proti nim hraje i nový procesor od Google se 72 qubity a také velmi vysokou spolehlivostí.

Hrajeme si s kvantovými počítači aneb procedurální generování pomocí kvantového počítače, například rozmazávaní, generování terénu nebo práce s obrázky.

Čínská společnost Origin Quantum vytvořila vlastní kvantový cloud skrze který lze počítat na jejich 6 qubitovém supravodivým procesoru Wu Yuan. Jedná se o první čínský kvantový procesor přístupný mimo laboratoře.

Další praktická ukázka kvantových počítačů pochází od Fujitsu a Toyoty. Fujitsu vyvíjí kvantový annealer (kvantový žíhací počítač), který je vhodný k optimalizačním úlohám. Ve spolupráci s Toyotou jej využili k optimalizaci logistického řetězce Toyoty a během 30 minut jim vyšla nová cesta logistiky, která může ušetřit 2-5% nákladů.

Patrně opravdu první kvantový produkt by mohla být náhoda, tedy generátor náhodných čísel. IBM a Cambridge Quantum Computing oznámili novou cloudovou službu, která bude nejen poskytovat opravdu náhodná čísla, ale bude se jednat o verifikovaná a certifikovaná náhodná čísla. Služba bude nejprve přístupná pro účastníky IBM Q Network.

Pro ty z vás, kteří programovali nebo to někdy zkoušeli, je jednou z hlavních a důležitých možností je IF podmínka, která větví program dle toho, co nastalo. V kvantovém programování nic takového nepoužíváme hlavně z praktických důvodů krátké doby života qubitů. Nicméně se objevují první práce na kvantovém „if“, který spočívá ve změření qubitu uprostřed algoritmu a na základě klasického změřeného bitu pokračovat v algoritmu dále. Toto není možné pomocí supravodivých kvantových procesorů (kvůli krátké době života), ale již je to možné pomocí procesorů založených na uvězněných iontech, např. od Honeywell.

Kvantové sítě a komunikace

Verizon je jeden z tahounů QKD ve Spojených státech. To demonstroval i nyní, kdy v rámci budované kvantové sítě ve Washington D.C. distribuoval klíče k šiforovanému video přenosu mezi třemi účastníky.

Quside, startup ze Španělska, představil modul pro kvantově generovaná náhodná čísla FMC 400. Je vhodný pro napojení na rychlé FPGA moduly, kde nabízí 400 Mb/s náhodných čísel.

Kvantový byznys

Čína v rámci svého TTP programu (Thousand Talents Plan) se snaží přilákat nejlepší mozky světa ke spolupráci s čínskými institucemi nebo přímo k jejich přestupu na tyto instituce. Není překvapením, že ze značné části se jedná také o vědce z oblasti kvantových technologií. Avšak nyní je program v hledáčku amerických tajných služeb a to hlavně na za základě dokumentu „Quantum Dragon Report„.

NTT Research a University of Notre Dame uzavřeli partnerství na pět let ohledně výzkumu analogových kvantových počítačů založených na tzv. coherent Ising machines. Pro úplnost, Coherent Ising Machine (CIM) spadá pod annealing zařízení podobně jako kvantový annealing od D-Wave, avšak pracuje na jiném fyzikálním principu. Výše pak máme adiabatické kvantové počítání, které je ideálním kvantovým annealingem, kde jsme schopni kontrolovat chyby (u annealing zařízení tomu tak úplně není). Celkově pak tyto kvantové stroje označujeme jako analogické kvantové počítače. Trochu populárněji si o CIM můžete přečíst na Forbesu.

Prezident Trump vyhlásil, že Boeing, Google a IBM povedou vývoj kvantových počítačů v rámci Quantum Economic Development Consortium (QED-C), skupina, jejíž cílem je identifikovat standardy, protokoly a další potřeby nutné k posunutí kvantového průmyslu vpřed.