Tento týden přinesl mnoho novinek. Honeywell a Cambridge Quantum se spojili do nové společnosti Quantinuum. Máme to poměrně dost originální návrh nových fotonických kvantových procesorů, varování vůči čínské špionáži v duchu strategie „harvest now and decrypt later“, a nebo otevřené evropské studium kvantových technologií.

Nová společnost vzešlá ze spojení Honeywell a Cambridge Quantum.

Kvantové počítače

Zurich Instrumets uvedl svůj nejnovější produkt SHFQC. Jedná se o systém pro řízení qubitů, který integruje několik zařízení v jednom. Umí řídit a vyčítat až 6 qubitů na různých frekvencích a s různou šířkou pásma. To znamená 6 generátorů signálů včetně programovatelného generátoru tvaru signálů odpovídajících různým kvantovým branám. Systém pro vyčítání signálů umí analyzovat až 16 qubitů, 8 qutritů a 5 ququadů (systém s kvantovou informací o čtyřech různých hodnotách a jejich superpozici) v reálném čase. Více detailů najdete zde.

A máme tu zajímavý návrh na mnohem jednodušší kvantový fotonový procesor ze Stanford University. Dnes, standardní fotonické procesory jsou docela komplikované. Potřebujete velké množství zdrojů jednotlivých fotonů, které jsou navíc nerozlišitelné, a to implementovat do poměrně dost velkého fotonového obvodu. Nový návrh, zatím teoretický, se skládá ze dvou částí. První je prstenec z optického kabelu, který slouží jako kvantová paměť. Směr pohybu v kruhu pak reprezentuje hodnotu 0 nebo 1. V případě superpozice takový foton může kroužit oběma směry. Pro aplikaci kvantové brány si vybereme daný foton, přivedeme jej do komůrky obsahující jeden atom. Následně nastane interakce, která způsobí, že jsou atom a foton kvantově provázaní. Pak se foton vrátí zpět do prstence a pomocí laseru manipulujeme atomem tak, abychom docílili efektu dané kvantové brány. Následně jej změříme a tím teleportujeme danou operaci na foton. Zní to docela jednoduše. Pro univerzální kvantový počítač ještě potřebujeme i dvou-qubitovou bránu. To je složitější, ale i tady jsou možná řešení. Takový design vlastně může obsahovat libovolně dlouhý kvantový obvod, aniž bychom museli zvětšovat fotonický obvod. Nyní se můžeme těšit, jestli se to podaří někomu postavit.

Návrh nového kvantového fotonického procesoru. Kredit: Stanford University

VTT, finská národní výzkumná organizace, má první funkční kvantový počítač. Konkrétně 5-qubitovou mašinu od IQM. Následovat by měly mašiny s 20 qubity a 40 qubity do roku 2024. VTT je bude používat pro vlastní výzkum a přístup k němu budou mít i výzkumníci a studenti z Aalto University. Pro připomenutí, IQM pracuje na kvantových procesorech na bázi supravodivých qubitů.

První kvantový počítač v Finsku od IQM. Kredit: VTT

VTT má i další zářez. Kanadská společnost Xanadu si vybrala VTT jako partnera pro urychleni vývoje fotonických kvantových procesorů. První projekt, na který se vrhnou je škálování výroby supravodivých fotonových detektorů. Ty jsou klíčovou součástí fotonických čipů a měří počet fotonů na výstupu z čipu.

Na kvantovém cloudu Amazon Braket přibydou kvantové procesory od první společnosti mimo Severní Ameriku. Konkrétně přibyde kvantový procesor Lucy (8 qubitů) od Oxford Quantum Circuits v únoru 2022.

A ještě jeden článek k novému kvantovému procesoru Eagle od IBM. Tentokrát v češtině na Lupa.cz.

Linux Foundation spolu s dalšími členy (Microsoft, Honeywell, Rigetti Computing, Oak Ridge National Laboratory, a Quantum Circuits) zakládá iniciativu Quantum Intermediate Representation (QIR) jejíž cílem je podporovat a prosazovat otevřené standardy a interoperabilitu ve světě kvantových počítačů.

Kvantové procesory na bázi supravodivých qubitů jsou poměrně velké. Jeden qubit, tedy jeden supravodivý obvod je v řádech milimetrů. To je docela daleko od nanometrů dnešních klasických procesorů. Jednou z velkých součástek je kondenzátor. Ten se nyní vědcům z Columbia University podařilo zmenšit až tisíckrát pomocí 2D materiálu.

Kvantový software a algoritmy

Amazon Braket uvedl funkci Hybrid Jobs, kde by jednodušeji měli běhat programy, které používají klasické i kvantové výpočty zároveň, například na principech Variational Quantum Eigensolver (VQE) nebo Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA).

IBM oznámilo již druhou výzvu Open Science Prize, cena pro ty, kteří ukážou open source řešení nějakého důležitého problému. Vítěz bere 40.000 USD.

Qiskit přidal nový modul Qiskit Dynamics. Jeho cílem je poskytnout nástroje pro modelování kvantových systémů (rozuměj jejich evoluci). Z numerického pohledu nabízí různé metody pro řešení příslušných diferenciálních rovnic ale i funkce pro definovaní vašeho kvantového systému apod.

Rigetti ukázal, že lze použít kvantové počítače pro praktické věci již dnes (ne nutně překonat). Konkrétně vytvořil hybridní model kvantového a klasického strojového učení pro zpracování dat radaru na počasí pro předpověď bouřek. Článek najdete zde.

V současnosti pro prohlížení webových stránek používáme technologii označovanou jako Web2.0. Nepřekvapivě se připravuje i standard Web3. A zde je i zamyšlení, jako roli by tam mohly hrát kvantové technologie. A nepřekvapivě tam hovoří jen o kvantové kryptografii.

Kvantové sítě a kryptografie

Konzultační společnost Booz Allen Hamilton vydala report ohledně kritických dat a kyberbezpečnosti. Zpráva konkrétně zmiňuje snahy Číny získat šifrovaná data s vidinou rozšifrování pomocí kvantového počítače v budoucnu. Asi si řeknete, že dnešní tajemství za zhruba 15 let (kdy se odhaduje mít schopný kvantový počítač) už nebudou předmětná. Ale to není úplně tak pravda. Čína se nezaměřuje jen na státní tajemství, jak by mnohé na poprvé napadlo, ale i na akademický a soukromý sektor. Zajímají je například obchodní tajemství, biometrické identifikační údaje, osobní údaje lidí, výzkum z farmaceutického průmyslu, vývojové a výrobní plány zbraní, atd. Spousta těchto věcí bude významných i za 20 let. Doporučení jsou stále stejná: 1) zhodnocení rizik a organizace dat ve společnosti, 2) přechod na kvantově odolné šifrování; a 3) nikdy nekončící vzdělávání lidí.

V ČR proběhla Prague 5G Security Conference, kde se jeden panel zabýval i kvantovými technologiemi. Řečníkem zde byl i prof. Jex z FJFI ČVUT. Závěry si můžete přečíst zde.

Vzdělávání

V rámci evropského projektu Quantum Flagship se rozjíždí sub projekt QTEdu Open Master, který by měl pomoci vychovávat kvantové odborníky. Princip je takový, že zapojené univerzity zde nabízejí kurzy, které si mohou zapsat naši i cizí studenti a dostanou za ti i příslušné kredity. Za ČR se připojilo ČVUT FJFI. FJFI zde nabízí předmět Otevřené kvantové systémy.

Byznys, investice, granty

Sydney buduje novou čtvrť zvanou Tech Central, kde by měli působit deep tech společnosti. A samozřejmě kvantový deeptech tam nemůže chybět. Tato část se nazývá quantum terminal. Zatím zde přichází Q-Ctrl, Sydney Quantum Academy a Quantum Brilliance.

TOP 5 hubů pro kvantové počítače ve světě. Které si myslíte, že to jsou? Podle Investor Monitor to jsou Oxford ve Spojeném království; San Francisco, North Carolina, Chicago, Maryland, Boston v USA; Hefei, Beijing v Číně; Waterloo, Toronto v Kanadě; a Sydney v Austrálii.

Šílenství kolem „nesmyslu“ jménem Metaverze došla i do našeho oboru. Zde je článek, který poukazuje, jak by tam šly použít kvantové počítače.

Australské Q-Ctrl oznámilo ukončené investiční kolo Series B v hodnotě 25 milionů USD.

Quantinuum, to je nový název společnosti, která vznikla z fúze Cambridge Quantum a kvantové divize Honeywell. Nová společnost má 400 zaměstnanců v USA a UK. Honeywell si podrží 54% a novou společnost podpoří balíkem 300 milionů USD. Quantinuum by měla být full-stack společnost, tedy pracovat na hardwaru i softwaru. Konkrétní produkci a schopnosti představí v blízké budoucnosti.

V EU startuje projekt HPCQS (High-Performance Computer and Quantum Simulator Hybrid) s 12 miliony EUR. Cílem je postavit superpočítač se dvěma různými simulátory kvantových počítačů ve Francii a Německu. Simulátory dodá Atos a ParTec.

C12 Quantum Electronics, startup z Paříže, ukončil první, tzv. seed, investiční kolo na hodnotě 10 milionů USD. C12 staví qubity na bázi ultra čistých uhlíkových nanotrubiček.