Tento týden bylo asi nejzásadnější představení od IonQ, jejichž nová platforma zjednoduší škálování na stovky qubitů. Mezi další zajímavosti určitě patří návrh nanomechanického qubitu a nebo studium korelovaných chyb v důsledku kosmického záření.

Obrázek týdne: Nový EGT kvantový čip od IonQ.

Kvantová fyzika a informatika

V laboratořích již máme nejrůznější typy qubitů na bázi různých fyzikálních principů a nosičů. Dalším trochu více neobvyklým příspěvkem můžou být qubity na nanomechanické bázi. Idea je taková, že kvantová informace je zakódována ve (anharmonicky) vibrující uhlíkové nanotrubičce mezi dvěma kvantovými tečkami. Návrh je zatím v teoretické rovině, ale očekávání jsou, že by takovýto qubit mohl být velice odolný proti okolnímu šumu, tedy mohl by dosáhnout dlouhé koherenční délky. Navíc, stejný systém by mohl být použit v senzorech díky citlivosti na změny vnějších klasických sil.

Qubit reprezentovaný vibrující uhlíkovou nanotrubičkou napojenou na kvantové tečky na obou koncích a dohromady tvořící rezonátor.

Kvantové počítače

Šéf divize kvantových počítačů v Baidu se rozhovořil o tom, jak na tom jsou a co plánují. Baidu si s kvantovými počítači začalo hrát již v roce 2018 a zaměřovalo se hlavně na umělou inteligenci (AI). Jeden ze směrů, kam jej chtějí implementovat je vyhledávání (Baidu je čínský nejvýznamnější internetový vyhledávač). Baidu nepracuje na hardwaru, jako spíše na software, včetně vlastní open-source projektu pro AI PaddlePaddle.

A trochu více se o použití kvantových počítačů rozepsali i u Volkswagenu. VW byla první automobilka, která se o kvantové počítače začala aktivně zajímat již od roku 2016 a dnes již na problémech spolupracuje s D-Wave a Google. A na čem dělají? Třeba: dopravní navigace a rozvrh v reálném čase nebo optimalizace rozvrhu ve výrobním procesu (zde konkrétně nanášení základní barvy, jejíž odstín závisí na finální barvě). Do budoucna se chtějí zaměřit na vývoj nových materiálů, např. do baterií či optimalizované určení vhodných míst pro automobilové elektrické nabíječky.

Už jsme o tom psali, ale máme tu další experimentální potvrzení, že některé chyby v kvantových počítačích způsobené kosmickým zářením jsou korelované. Experiment ukázal, že když kosmická částice narazí do kvantového čipu, tak to ovlivní celý čip. Náraz vytvoří smršť poměrně vysoce energetických elektronů, které zvýší teplotu a tím pádem velmi pravděpodobně ovlivní qubity. Obecně, korelované chyby, jako tyto lze velmi obtížně opravit. Nejjednodušší cestou bude vhodný návrh čipu. Samozřejmě problém je to hlavně pro qubity, které musejí být chlazené (např. supravodivé).

IonQ představil svou technologii Reconfigurable Multicore Quantum Architecture (RMQA), která jim umožní významně škálovat kvantový čip až na stovky qubitů aniž by docházelo k degradaci kvality qubitů. IonQ tuto technologii ukázal v konfiguraci, kde měl 4 řetězce po 16 iontů na platformě Evaporated Glass Trap (EGT). Demonstraci můžete vidět na videu níže. Následně jednotlivé řetězce lze zkombinovat do jednoho jádra a tím provést kvantové operace mezi více qubity z různých řetězců.

Forbes vydal článek s CEO Zapata Computing o tom, jaký vliv by kvantové počítače mohly mít pro korporace.

Kvantové sítě a kryptografie

Přední telekomunikační společnost v USA Verizon se vrhl na testování kvantově odolných VPN.

Kvantové technologie

Se zajímavým vylepšením přišli výzkumníci z University of Colorado at Boulder. Ti pracují na technologii TCSPC (time-correlated single photon counting). Je to metoda, která lze použít na detailní skenování např. proteinů. Představte si, že na daný protein posvítíte laserem. Většina fotonů se odrazí pryč, ale část se odrazí zpátky k detektoru. Jejich návrat záleží jak daleko se odrazili, tedy na struktuře proteinu. Avšak, ten časový rozdíl může být extrémně malý a prakticky neměřitelný. Aby to bylo měřitelné, výzkumníci přidali další element zvaný časová čočka. V podstatě jde o klubko dlouhého silikonového optického kabelu, kde některé fotony trochu zpomalí a některé zrychlí. To povede k větším rozestupů a následně lepšímu rozlišení času detekce pro časovou korelaci

Byznys, investice, granty

Inside Quantum Technology vydalo report „Post-Quantum Cryptography: Market Opportunities 2021-2030“, který shrnuje současný stav a předkládá očekávání v následujících letech.

Kanada je další ze zemí, která v případě některých výzkumů bude zohledňovat i bezpečnostní hledisko. Není to explicitně řečený, ale je to zacílené proti Číně. V podstatě výzkum v určitých oblastech, jako jsou například kvantové počítače, tak bude podléhat i bezpečnostnímu zhodnocení a pokud neprojde, tak nebude mít nárok na žádné granty. Ještě přísnější jsou v Austrálii, kde uvažují o zákazu jakýkoliv investic z venku. To znamená například i z USA. V kvantové oblasti některé společnosti pracují na grantech od DARPA a podobně a to by nyní mohl být problém.

Australský spin out (z Australian National University) Quantum Brilliance získal investice ve výši 9.7 milionů USD. Quantum Brilliance vyvíjí kvantové počítače s qubity na bázi defektů v diamantech (tzv. NV centra). Jejich plán je přijít s první mašinou s 50 qubity v roce 2025.

Kanada je jedním z lídrů v oblasti kvantových počítačů s velmi dobrou a systematickou podporou od vlády. Jak na tom jsou a jak pokračovat v tomto úspěchu se rozepisují zde. Kéž by i tady byla takto osvícená vláda…