Kvantové počítače
Společnost SEEQC oznámila demonstraci systému, ve kterém je řídicí elektronika qubitů integrována přímo na čipu a pracuje při stejných milikelvinových teplotách jako samotné qubity, místo aby byla umístěna při pokojové teplotě nebo vy vyšších patrech kryostatu (vyšší teploty). Využívá k tomu supravodivé digitální obvody typu Single Flux Quantum (SFQ), které dokážou generovat a zpracovávat řídicí signály přímo v kryostatu. Tím se výrazně omezuje potřeba tisíců kabelů mezi kryostatem a externí elektronikou, což je dnes jeden z hlavních škálovacích problémů kvantových počítačů. Integrace zároveň snižuje latenci řízení a energetické ztráty, protože signály už nemusí cestovat mezi pokojovou teplotou a milikelvinovou oblastí. Tento přístup tak směřuje k architektuře, kde je kvantový procesor a jeho klasické řízení spojeno do jednoho system-on-chip, což je považováno za klíčový krok ke škálování na velké počty qubitů.
Google Quantum AI oznámil zásadní změnu své hardwarové strategie: vedle dosavadních supravodivých qubitů začíná systematicky vyvíjet také qubity na bázi neutrálních atomů, čímž přechází na takzvanou dvouproudovou (dual-modality) roadmapu. Smyslem je kombinovat dvě odlišné vlastnosti – supravodivé procesory umožňují velmi rychlé provádění hlubokých obvodů (mikrosekundové cykly), zatímco neutral-atom systémy sice pracují pomaleji (milisekundové cykly), ale dokážou škálovat na řádově tisíce až desetitisíce qubitů s flexibilní konektivitou mezi nimi. Google tak explicitně sází na to, že žádná architektura sama o sobě nestačí: jedna škáluje „v čase“ (hloubka obvodu), druhá „v prostoru“ (počet qubitů). Obě větve mají být vyvíjeny paralelně a sdílet pokrok v oblastech jako korekce chyb, simulace a návrh systémů, což má urychlit cestu k prakticky využitelným kvantovým počítačům.
Společnost QpiAI představila hardwarový dekodér kvantové korekce chyb (QEC), který je navržen tak, aby běžel přímo vedle kvantového procesoru a zvládal opravy chyb v reálném čase. Na jejich 64qubitovém supravodivém procesoru Kaveri systém snížil latenci jednoho cyklu korekce z desítek mikrosekund na přibližně 1,5 µs, což už odpovídá časovým limitům daným koherencí qubitů. Klíčem je implementace dekódování přímo v hardwaru, takže není nutné čekat na výpočet na CPU/GPU.
Kvantový čip s dual-rail kódováním
Výzkumníci vyvinuli nový typ supravodivého kvantového procesoru, který používá takzvané dual-rail kódování – jeden logický qubit je zde reprezentován dvojicí fyzických qubitů. Tato architektura umožňuje převést nejčastější chybu (ztrátu energie) na detekovatelnou událost („erasure“) přímo během výpočtu, místo aby zůstala skrytá. Díky tomu mohou systém průběžně filtrovat chybné běhy a efektivně zvyšovat koherenci logických qubitů. Novinkou je, že se podařilo nejen chránit jednotlivé qubity, ale také realizovat vícequbitové logické operace a provázané stavy (například Bellovy a GHZ stavy) přímo v této „chráněné“ reprezentaci. To vyžadovalo přesně řízené laditelné vazby mezi dvojicemi fyzických qubitů, které umožňují výměnu kvantové informace bez narušení mechanismu detekce chyb.
Kvantový software a algoritmy
Společnosti Fujitsu a The University of Osaka vyvinuly novou kombinaci kvantové architektury a algoritmických technik, která má umožnit praktické výpočty chemických energií už na takzvaných raných fault-tolerantních kvantových počítačích (early-FTQC). Základem je STAR architektura verze tři, která využívá efektivnější implementaci phase-rotation hradel, a nová metoda optimalizace molekulárního modelu při převodu na kvantový obvod. Tato kombinace výrazně snižuje nároky na výpočetní zdroje: počet potřebných qubitů klesá až na 1/15 až 1/80 oproti běžným FTQC přístupům a výpočetní čas se zkracuje z teoretických tisíciletí na řádově dny (zhruba 10 až 35 dní podle chybovosti). Metoda tak poprvé přibližuje výpočty energie složitých molekul (například enzymy, katalyzátory) do realistického časového rámce na budoucích kvantových systémech s omezeným počtem qubitů, což je klíčové pro praktické nasazení v chemii a materiálovém výzkumu.
Kvantová bezpečnost
Google výrazně zrychlil plán přechodu na postkvantovou kryptografii (PQC) a nově cílí na dokončení migrace už do roku 2029, což je o několik let dříve než dřívější neformální očekávání kolem roku 2030 a později. Technicky jde o kompletní výměnu současných asymetrických schémat (například RSA, ECC) za kvantově odolné algoritmy podle standardů NIST, přičemž Google prioritizuje zejména autentizaci a digitální podpisy, protože jejich kompromitace by umožnila vydávat se za důvěryhodné služby nebo distribuovat škodlivý software. Důvodem zrychlení jsou nové odhady vývoje kvantových počítačů (hardware, korekce chyb i faktorizace) a reálné riziko útoků typu „harvest-now, decrypt-later“, kdy se dnes sbírají šifrovaná data pro budoucí dešifrování. Migrace se má postupně promítnout do celého ekosystému, od Chrome a Androidu po cloudové služby, a Google zároveň vyzývá ostatní firmy, aby přechod urychlily, protože změna kryptografie vyžaduje dlouhodobé úpravy infrastruktury a kompatibility systémů.
Nová analýza ukazuje, že pro prolomení 256bitové eliptické kryptografie (ECC) pomocí Shorova algoritmu by mohlo stačit přibližně ~1000 logických qubitů, což je výrazně méně než dřívější odhady (~2100). Klíčem je efektivnější návrh kvantových obvodů pro aritmetiku nad eliptickými křivkami, který snižuje počet potřebných operací i pomocných qubitů. Studie zároveň detailně rozepisuje náklady na úrovni Toffoli bran a hloubky obvodu, což umožňuje přesně odhadnout reálné požadavky na fault-tolerant hardware. I při takto sníženém počtu logických qubitů ale zůstává praktická realizace mimo dosah dnešních zařízení, protože po započtení korekce chyb by bylo stále potřeba řádově milionů fyzických qubitů a dlouhé výpočetní časy.
Kvantový byznys, investice a politika
Rigetti computing na svůj plán dosažení tisíce qubitů získalo dalších 100 milionů dolarů.
- Chcete mít Lupu bez bannerů?
- Chcete dostávat speciální týdenní newsletter o zákulisí českého internetu?
- Chcete mít k dispozici strojové přepisy podcastů?
- Chcete získat slevu 1 000 Kč na jednu z našich konferencí?
Staňte se naším podporovatelem
ČLÁNKY DO MAILU