Tento týden moc novinek o kvantových počítačích není, ale spíše o jejich algoritmech (hluboké neuronové sítě) a výsledcích (časové krystaly). Asi nejzajímavějšími novinkami jsou možnosti běhu i větších QAOA programů na klasickém počítači za pomocí strojového učení nebo možnost řešit optimalizační úlohy na kvantovém annealeru za pomoci Excelu.

Kvantová fyzika a infromatika

Google na svém kvantovém počítači dosáhl dalšího úspěchu. V tomto případě simulace časových krystalů. Jedná se o exotickou formu hmoty, která má periodickou strukturu nejen v prostoru (krystal), ale i v čase. Tato hmota byla předpovězena v roce 2012 a experimentálně potvrzena v roce 2017. Avšak takový krystal není v termodynamické rovnováze. Nyní Google simuloval takové chování na kvantovém počítači. Hlavní poselství je, že kvantové počítače jsou vhodné pro simulaci nerovnovážných systémů.

Výzkumníci z CNRS popsali nový typ qubitu, kde je kvantová informace zakódována v oscilující amplitudě v uhlíkových nanotrubičkách. Uhlíkové nanotrubičky mohou provést mnoho oscilací, aniž by se ze zmenšovali. Je to díky nízké interakci s okolím. Zatím se jedná o teoretický výzkum. Výzvou bude čtení a zápis kvantové informace. Nicméně by to mohl být vhodný kandidát i na kvantovou paměť.

Kvantový software a algoritmy

Tým výzkumníků z MIT a Google přišel s novým kvantovým algoritmem pro klasické hluboké neuronové sítě, který je umožní trénovat v logaritmickém čase než na klasickém počítači. Jedná se o další z řady malých střípků, že kvantové počítače v budoucnu mohou mít na strojové učení a umělou inteligenci obecně velký vliv. Článek najdete na arxivu.

V Ecole Polytechnique Federale de Lausanne ukázali možnou cestu, jak spouštět variační kvantový algoritmus (konkrétně použili QAOA) na klasickém počítači. Samozřejmě máme softwarové simulátory, které jsou schopny přesně simulovat kvantový počítač. Ale jsou omezeny tím, kolik qubitů jsou schopny simulovat. Většina cloudových služeb nabízí simulátor do 43 qubitů. Pak už je zkrátka zapotřebí příliš paměti a výpočetního výkonu. V této práci však nepoužili simulátor, ale strojové učení, které napodobuje chování NISQ kvantového počítače. Pomocí simulace dosáhli ekvivalentu 54 qubitů ve 4 vrstvách QAOA.

HQS Quantum Simulation z Německa rozšířilo svou open-source knihovnu qoqo o podporu běhu na kvantových počítačích a simulátorech od AQT.

Multiverze Computing přišla s novým řešením, jak poskytnout výhody kvantových počítač bez nutnosti učit zájemce cokoliv o nich. V tomto případě se jedná o program nazvaný Singularity, kde v popředí je Excelovská tabulka, skrze kterou klient může specifikovat svůj problém a řešení pak proběhne pomocí kvantového počítače. Program nabízí portfolio různých optimalizačních problémů, na jejich řešení a algoritmech Multiverze pracuje již několik let. Ke kvantovým výpočtům se používá kvantový annealer od D-Wave.

Kvantové sítě a kryptografie

Fanoušky kryptoměn a hlavně Blockchainu potěší novinky v tomto sektoru vedoucí k řešení bezpečnému i proti kvantovým počítačům. Více detailů na TQD. A další čtení zde o tom, že zavedení kvantově odolných řešení sníží použitelnost kryptoměn.

Arqit vypustil svou první verzi služby QuantumCloud, která zákazníkům pomůže zabezpečit komunikační kanály a data mezi cloudem a koncovými body. Princip je postavený na výměně symetrických klíčů, které jsou odolné proti kvantovým algoritmům. Většina zranitelností, např. vůči Shorovu algoritmu je u asymetrických klíčů. Takže reálně nic kvantového tu není. Časem chce Arqit vypustit satelity, které budou generovat náhodná čísla pomocí kvantového zařízení a ta budou distribuována zákazníkům a později i přímo QKD.

Kvantové technologie

Kvantové tečky jsou s námi už téměř 30 let. Za tu dobu se hodně vyvinuly (menší, větší použití, …). Asi nejznámější použití je v moderních televizích. Naopak jednou z výzev je použití pro kvantové počítače. O jejich vývoji a stále otevřených výzvách si můžete přečíst na Science.

Konference, školy, vzdělání

Quantum Computing Inc. oznámilo spuštění své vzdělávací aktivity nazvané QUBT University. Cílem programu je zvýšit schopnosti studentů hlavně v oblasti optimalizace skrze QUBO a QAOA algoritmy za použitím frameworku Qatalyst od stejné společnosti. Program je postaven spíše projektově, kde studenti dostanou k řešení tři problémy se vzrůstající obtížností. Samotné algoritmy v rámci Qatalyst lze testovat na simulátor ale i na kvantových počítačích od D-Wave, IonQ, nebo Rigetti.

Kvantový byznys, investice, projekty

Atos se stane dodavatelem simulátoru kvantových počítačů pro Galician Supercomputing Center ve Španělsku. Konkrétně dodá svoje řešení QLM30 schopný simulovat až 30 qubitů.

QuiX, jeden z předních výrobců kvantových fotonických počítačů jde cestou, že již v ranné fázi poskytuje kvantové procesory partnerům. Dalším příjemce je Paderborn University z Německa.

QuSecure uzavřelo seed kolo investic v hodnotě 1.9 milionů USD. QuSecure je startup z Kalifornie a zaměřuje se na kvantově odolná šifrování a kvantovou kryptografii.