Obrázek týdne: kvantový procesor IBM Melbourne se kterým IBM dosáhlo Quantum Volume 64.

Pravidelný týdenní (ehm, výjimečně dvoutýdenní z důvodu prázdnin) přínos vybraných novinek ze světa kvantových počítačů, kvantových sítí a komunikace, kvantových technologií a kvantového byznysu.

Kvantová fyzika

Vědci z Pacific Northwest National Laboratory přišli s výzkumem, že bude potřeba kvantové počítače stínit proti kosmického záření, které je přirozenou součástí našeho světa. Vědci v podstatě vzali pár stejných qubitů a v jednom experimentu je vystavili radiaci a v druhém naopak plně odstínili a vyšla jím jednoznačně delší koherenční doba pro odstíněné qubity.

Kvantové počítače

S velmi zajímavým pokrokem přišli výzkumníci z University of Sussex, kde vytvořili routovací algoritmus pro kvantový počítače založené na chlazených iontech. To vede k přímější interakci qubitů. Například supravodivé qubity jsou zafixované a dva qubity mohou interagovat (například kvantově provázat), pokud jsou vedle sebe. Pokud nejsou, tak se musí zproházet se sousedními qubity, až se k sobě dostanou ty, které by měli interagovat.

IBM oznámil dosažení Quantum Volume (něco jako benchmark pro kvantové procesory) hodnoty 64 se svým IBMQ_Montreal (27 qubitů, ale pro test použili jenom 6 z nich) a vyrovnal tak stejnou hodnoty od Honeywell. Připomeňme si, že Honeywell používá qubity z uvězněných iontů a IBM supravodivé qubity.

BBVA, druhá největší španělská banka, investuje do výzkumu ohledně použitelnosti kvantových počítačů ve finančnictví. Například pro optimalizaci finančního portfolia přišly s významným zrychlením pomocí kvantově inspirovaných algoritmů. V rámci výzkumu přišli s 15 aplikacemi, kdy by kvantový počítač mohl mít navrch. V rámci čeho pro šest oblastí přišli s proof-of-concept.

Čínští vědci z  Institute of Advanced Studies, University of Science and Technology of China oznámili svůj 60 qubitový supravodivý čip se spolehlivostí 99.5%. Například Google ohlásil svou kvantovou nadvládu s procesorem s 53 qubity. Čínští vědci odhadují, že do deseti let by se mohli dostat na milion qubitů a spolehlivost 99.8%.

Quantum Computing Inc. oznámilo, že jejich platforma Mukai bude dostupná také skrze cloudovou platformu Amazon Braket a IBM Q Experience. V rámci Mukai mohou uživatele vytvořit jednodušeji aplikace pro řešení komplexních optimalizačních úloh a backend Mukai pak připraví kód pro jednotlivé kvantové procesory.

Kvantová kryptografie

SK Telecom (Jižní Korea) společně s DGB Daegu Bank oznámili použití kvantových kryptologických metod pro 5G pro bankovní mobilní aplikaci. Uživatelé aplikace by si pak měli užít větší bezpečnosti. Podmínkou je pak mít čip kvantový generátor náhodných čísel, jako např. Samsung Galaxy A Quantum.

Kvantové technologie

Vědci z Trinity College Dublin přišli s kvantovým teploměrem, který by měl být schopný změřit i extrémně studené teploty ultra-studených atomů čili Fermiho plynu.

Fyzice ze Standford University experimentálně demonstrovali nový fotonový rezonátor. Tento rezonátor umí zachytit fotony, „zpomalit je“ a nakonec přesměrovat kam je potřeba. Takové zařízení by mělo obrovskou škálu využití od kvantových počítačů, lidarů, či virtuální realitu. Představené řešení je více než 100 krát lepší, než dosud nejlepší podobné zařízení.

Na HPCwire si všímají zajímavé přednášky od Intel na Hot Chips. Intel pracuje na kvantovém procesu, kde qubity jsou založené na křemíkových kvantových tečkách vytvořeneí za pomoci CMOS technologie. Tato technologie má výhodu v lepší škálovatelnosti, Intel má obrovské zkušenosti s CMOS a teoreticky koherentní čas qubitů je poměrně dost dlouhý. Článek popisuje, proč Intel nakonec zvolil cestu kvantových teček, i když před tím experimentoval i se supravodivými qubity (v roce 2018 představil 49-qubitový kvantový procesor Tangle Lake).

Kvantový byznys

Pěkný článek o tom, jak Kanada systematicky přistupuje k oboru kvantových počítačů a technologií je na QCR.

Bílý dům identifikoval umělou inteligenci a kvantové počítače jako budoucí důležité sektory a zvýšil přísun peněz s cílem zůstat lídrem v oboru. Přehled za roky 2020-2021 lze najít v reportu.

Konkrétně pak ministerstvo energetiky (DoE) připravilo téměř jednu miliardu dolarů pro pět center výzkumu kvantové informatiky. Každé z center je vedenou jednou z národních laboratoří Argonne, Brookhaven, Fermi, Lawrence Berkeley a Oak Ridge. Každý z těchto hubů spolupracuje s několika univerzitami a komerčními podniky z oboru.

Jedním z těchto hubů je Q-NEXT, vedené Argonne National Laboratory a mezi partnery jsou např. Boeing, ColdQuanta, Cornell University, IBM, Intel, Microsoft, Standford university, University of Chicago a další. Hub se zaměří na tři pilíře: 1) přenos kvantové informace, 2) kvantové senzory, a 3) vytvoření testů (benchmarků) pro testování kvantových počítačů pro aplikace v kvantových simulacích, kryptonalýze a optimalizaci logistiky.

Dalším hub je vedený Fermi National Accelerator Laboratory s názvem SQMS. Partnery jsou např. Rigetti, NASA, NIST, Northwestern University a další. Centrum se zaměří na kvantové počítače postavené na supravodivých qubitech. Dalším cílem jsou i kvantové senzory, kde by se supravodivá technologie mohla rovněž použít.

Třetím hubem, vedeným Brookheaven National Laboratory, je Co-design Center for Quantum Advantage (C2QA). Mezi hlavní partnery hubu patří IBM, MIT, Princeton University, Yale University, Stony Brook University, NASA a další. Hub by se měl zaměřit na paralelní návrh software a hardware kvantových počítačů za účelem dosáhnout kvantové nadvlády a s aplikacemi hlavně do jaderné fyziky, fyziky vysokých energií, chemie, materiálový výzkum, a další.

Čtvrtým centrem je QCS (Quantum Science Center) pod vedenim Oak Ridge National Laboratory s partnery: Caltech, UC Berkely, ColdQuanta, IBM, Microsoft, Harvard University, Princeton University, University of Washington, Los Alamos National Laboratort a další. Cíle centra jsou: vývoj topologických kvantových materiálů pro kvantové počítače a kvantové senzory, vývoj kvantových algoritmů a vývoj kvantových senzorů.

Posledním hubem je Quantum Systems Accelerator (QSA) pod vedením Lawrence Berkeley National Laboratory. Partnery jsou např.: MIT, Caltech Duke University,  University of Maryland, UC Berkely, Sandia National Laboratory či University of Colorado at Boulder. Cílem centra je vývoj a vylepšování různých technologií qubitů (supravodivé, uvězněné ionty nebo pole neutrálních atomů ) včetně jejich řídících systémů.

University of Arizona dostane pětiletý grant za 26 milionů dolarů s vidinou prodloužení na dalších pět let. Projekt by měl položit základy kvantového internetu.

Pěkný přehled kvantových inciativ a programů všude ve světe najdete na Qureca. Odhadovaný globální investice do oboru jsou 21 miliard dolarů.

Jij Inc., japonská společnost vyvíjející kvantové počítače na principu kvantového žíhání (quantum annealing), oznámila uzavření investicí Series A v hodnotě téměř 2 milonů dolarů. Jeden z větších projektů, kde chtějí uplatnit kvantový počítač jsou tzv. chytrá města (smart cities).

Naše články: