Kvantové počítače
V Quantinuum předvedli implementaci takzvaných iceberg kódů na svém trapped-ion procesoru Helios s 98 fyzickými qubity a plnou konektivitou mezi nimi. Iceberg kódy jsou kvantové chybově-detekční kódy typu [[k+2, k, 2]], které lze vrstvit (concatenation) do dvouúrovňové struktury s kódovou vzdáleností čtyři, čímž se z detekce chyb přechází na autonomní opravu chyb. Díky vysoké míře kódování se podařilo z 98 fyzických qubitů zakódovat 94 logických qubitů s detekcí chyb (poměr téměř 1:1) nebo 48 logických qubitů s korekcí chyb (poměr zhruba 2:1). Chybovost logických qubitů byla 10× až 100× nižší než u fyzických qubitů, čímž systém překonal break-even hranici. Na procesoru byl připraven GHZ stav 94 logických qubitů s fidelitou 94,9 % a provedena částečně fault-tolerantní simulace 3D XY modelu kvantového magnetismu na 64 logických qubitech s detekcí chyb.
Můj komentář: Poměr fyzických k logickým qubitům je zde pozoruhodně nízký, u surface kódů se typicky počítá s až tisíci fyzickými qubity na jeden logický. To je umožněno all-to-all konektivitou trapped-ion architektury, kterou supravodivé procesory nemají. Na druhou stranu iceberg kódy s kódovou vzdáleností čtyři nabízejí omezenější ochranu než kódy s vyšší vzdáleností, takže pro škálování k praktickým výpočtům bude třeba tuto ochranu dále posilovat.
Společnost Infleqtion nasadila v britském National Quantum Computing Centre (NQCC) systém Sqale, který patří mezi první stoqubitové kvantové platformy dostupné pro praktické experimenty v UK. Jde o procesor založený na neutrálních atomech, kde jsou qubity tvořeny jednotlivými atomy zachycenými v optických pastech a řízenými laserovými pulzy, což umožňuje flexibilní škálování do velkých dvourozměrných polí atomů. Platforma je součástí testbed programu NQCC a slouží k vývoji a ověřování algoritmů i hardwarových technik, zejména v oblastech jako rekonfigurace atomových mřížek, paralelní kvantové operace a zvyšování fidelity bran. Nasazení systému zároveň podporuje britský cíl vybudovat škálovatelné kvantové procesory s více než 100 qubity a poskytuje výzkumníkům přímý přístup k hardware pro testování cest k chybově korigovaným výpočtům.
Kvantový počítač Sqale se sto qubity
Společnost Quantum Machines představila Open Acceleration Stack, otevřený softwarový a hardwarový rámec pro hybridní kvantově-klasické výpočty, který propojuje kvantové procesory s klasickými výpočetními zdroji (CPU/GPU) v jednom integrovaném workflow. Stack vychází z jejich řídicí platformy OPX1000 a umožňuje provádět výpočty, optimalizaci a zpětnou vazbu přímo během běhu kvantového obvodu, nikoli až po jeho dokončení. Klíčovým parametrem je extrémně nízká latence komunikace (řádově mikrosekundy) mezi kvantovým hardwarem a klasickými akcelerátory, což umožňuje například kalibraci v reálném čase, adaptivní algoritmy nebo dekódování chyb v průběhu experimentu. Architektura je navržena jako otevřená vrstva kompatibilní s různými HPC systémy a akcelerátory, takže umožňuje škálovat hybridní výpočty a postupně přibližovat kvantové procesory modelu akcelerátorů v superpočítačích.
Nvidia si dále upevňuje svou kvantovou pozici. Tento týden tu máme hned smršť oznámení o integraci Nvidia CUDA-Q a dalších produktů (já jich napočítal alespoň 11) v rámci Nvidia GTC: Společnost memQ uvádí na trh rozšiřitelný distribuovaný kvantový kompilátor (xDQC) využívající technologii CUDA-Q; Společnosti IQM a Zurich Instruments vyvíjejí systém QEC v reálném čase pomocí technologie NVQLink; PsiQuantum integruje CUDA-Q pro GPU akcelerovanou simulaci odolnou proti kvantovým chybám; Pasqal a Nvidia integrují CUDA-Q pro HPC pracovní postupy nativní pro Slurm; Společnost SDT spouští první komerční hybridní datové centrum v Koreji kombinující kvantovou technologii a umělou inteligenci prostřednictvím technologie NVQLink; Alice & Bob zkracují dobu dekódování při kvantové korekci chyb díky integraci technologie CUDA-Q; ORCA Computing zrychluje fotonickou simulaci pomocí Nvidia cuTensorNet. A několik dalších.
Jak vypadá kvantový počítač IBM Q System Two:
IBM oznámila aktualizaci IBM Quantum Open Plan, tedy bezplatného přístupu ke kvantovým počítačům, která přináší kombinaci nového hardwaru, výukových materiálů a změn v přidělování výpočetního času. Nově mají všichni uživatelé přístup i k výkonnějšímu systému Heron r2 (ibm_kingston), což je jeden z nejkvalitnějších dostupných procesorů v této kategorii. Zároveň IBM zavádí jednoduchý mechanismus rozšíření kvóty: pokud uživatel během roku nasbírá alespoň 20 minut výpočtů, může získat jednorázový bonus 180 minut na další období. Součástí aktualizace jsou i nové výukové a experimentální materiály, které mají zjednodušit práci s platformou a umožnit spouštět složitější kvantové úlohy přímo na reálném hardware bez placeného přístupu.
Organizace Open Quantum Design (OQD) zveřejnila první open source repozitář hardwaru pro kvantový počítač, konkrétně pro architekturu založenou na iontových qubitech. Na GitHubu jsou dostupné detailní návrhy klíčových komponent, jako je blade trap assembly (struktura pro zachycení iontů) a optické desky (OCB), které zajišťují rozvod laserů, optické řízení a signálovou kontrolu v systému. Tyto optické moduly, vyvinuté technologií LightFlow, fungují jako stavební bloky propojující laserové zdroje s iontovou pastí a umožňují modulární skládání celého procesoru. Smyslem je poskytnout ověřený výchozí návrh, který eliminuje nutnost začínat od nuly a umožňuje rychlejší experimentální vývoj kvantového hardwaru. Repozitář zároveň doplňuje dříve zveřejněný open source software pro kompletní „full-stack“ iontový kvantový počítač.
Optical Distribution Board
Společnost Qilimanjaro Quantum Tech představila platformu SpeQtrum QaaS, která nabízí cloudový přístup k takzvané tri-modální kvantové architektuře – tedy kombinaci digitálních kvantových procesorů, analogových QPU (na bázi fluxoniových qubitů) a klasických HPC/GPU akcelerátorů v jednom systému. Uživatel může v rámci jednoho workflow rozdělit výpočet mezi tyto tři režimy podle typu úlohy: digitální část pro univerzální algoritmy, analogovou pro simulaci fyzikálních systémů (bez potřeby plné korekce chyb) a klasickou část pro numeriku a optimalizaci. Platforma obsahuje vrstvu, která řídí přechody mezi těmito režimy a offloading na GPU, takže je možné kombinovat různé výpočetní modely v jedné úloze a snížit nároky na hloubku obvodů i chybovou korekci oproti čistě digitálním přístupům. Systém je dostupný jako Quantum-as-a-Service přes cloud s přístupem do datového centra v Barceloně a beta provoz je plánován na druhou polovinu roku 2026.
Kvantový software a algoritmy
Nová studie ukazuje, že dnešní kvantové počítače ještě musí překonat několik zásadních technických překážek, než budou schopny řešit realistické úlohy v kvantové chemii, například přesně modelovat složité molekuly. Hlavním problémem je kombinace omezeného počtu qubitů, jejich vysoké chybovosti a krátkých koherentních časů, což znamená, že současná zařízení nedokážou spustit dostatečně velké a hluboké kvantové obvody potřebné pro přesné chemické simulace. Výzkumníci proto analyzovali, jak se tyto omezení projevují při simulaci molekulárních systémů, a ukázali, že bez pokročilé korekce chyb a výrazně větších kvantových procesorů zůstane většina praktických kvantově-chemických výpočtů zatím mimo dosah dnešního hardwaru. Studie tak kvantitativně vymezuje, jaký technologický pokrok bude nutný, aby kvantové počítače mohly začít řešit reálné chemické problémy.
Společnost OTI Lumionics představila nový benchmark v kvantové chemii založený na svém algoritmu iQCC (Iterative Qubit Coupled Cluster), který běží na klasickém hardware (GPU) a v některých případech překonává očekávaný výkon kvantových počítačů v blízké budoucnosti. Konkrétně simulace molekulárního systému o velikosti ~112 qubitů byla provedena za zhruba jednu hodinu na jednom GPU, zatímco odhad pro kvantový počítač by byl 28 až 200 hodin pro stejný výpočet. Klíčem je, že iQCC pracuje v prostoru operátorů místo explicitní reprezentace vlnové funkce, což výrazně snižuje výpočetní náročnost a umožňuje efektivní paralelizaci na GPU. Výsledek zároveň definuje praktický práh pro „kvantovou výhodu“ v chemii — podle autorů musí kvantové počítače s ~100–120 qubity dosáhnout lepších časů i přesnosti, aby tento kvantově-inspirovaný přístup překonaly. A protože téma tohoto týdne je Nvidia. Můžeme upřesnit, že zde mluvíme o kartách Nvidia Blackwell.
Americké Department of Energy (DOE) spustilo iniciativu Genesis Mission, která má propojit superpočítače, AI systémy a kvantové počítače do jednoho integrovaného výzkumného prostředí s cílem výrazně urychlit vědecké objevy. Klíčovou technickou myšlenkou je využít AI jako „spoluvýzkumníka“, který automaticky navrhuje hypotézy, generuje a testuje nové kvantové algoritmy a optimalizuje experimenty, zatímco klasické HPC a kvantové systémy provádějí samotné výpočty. V rámci programu DOE definovalo konkrétní výzvy, například AI-řízený návrh kvantových algoritmů, kde se mají kombinovat data z národních laboratoří, simulace a experimenty, aby bylo možné dosáhnout kvantové výhody v praktických úlohách (například chemie, energetika). Celý systém je koncipován jako uzavřená smyčka – AI generuje modely, ty se ověřují výpočty a experimenty a výsledky se zpětně používají k dalšímu zlepšení, což má podle DOE zkrátit vývojové cykly z let na týdny nebo dny.
Kvantová bezpečnost a komunikace
Německá firma KEEQuant představila komerčně nasaditelný systém kvantové distribuce klíčů (QKD) ve formě fotonického čipu, který nahrazuje tradiční objemné optické komponenty plně integrovanou fotonikou na jednom čipu. Klíčová technická změna spočívá v tom, že všechny hlavní funkce QKD – generování, modulace i detekce kvantových stavů – jsou realizovány v integrovaných optických strukturách kompatibilních s telekomunikační infrastrukturou, což výrazně zmenšuje velikost, spotřebu i cenu systému. Díky tomu lze QKD poprvé nasazovat jako škálovatelnou síťovou technologii, nikoli jen jako laboratorní nebo specializované zařízení, a integrovat ji přímo do existujících optických sítí pro kvantově bezpečnou distribuci šifrovacích klíčů. V tomto případě se jedná o CV QKD, tedy QKD se spojitou proměnnou, ne na úrovni jednotlivých fotonů.
QKD fotonický čip
Kvantové technologie
Výzkumníci z University of Bristol vyvinuli laserový dálkoměr inspirovaný kvantovou fyzikou, který dokáže měřit vzdálenosti s přesností lepší než 0,1 milimetru i za plného denního světla a v proměnlivých atmosférických podmínkách. Klíčem je, že místo skutečného kvantového světla využívá klasický laser, jehož pulzy jsou časově a frekvenčně modulovány tak, aby napodobovaly korelace z kvantového jevu zvaného „energy-time entanglement“, což umožňuje výrazně potlačit šum ze slunečního záření. V experimentech systém změřil vzdálenosti až stovek metrů (například ~155 m s podmilimetrovou přesností) během zlomku sekundy a při velmi nízkém výkonu laseru. Výhodou je, že takto „kvantově inspirovaný“ přístup kombinuje odolnost vůči šumu typickou pro kvantové metody s vysokou intenzitou klasického světla, což umožňuje praktické nasazení mimo laboratoř.
Kvantová politika, byznys a investice
Velká Británie oznámila nový investiční balík ve výši přibližně dvou miliard liber (asi 2,5 miliardy dolarů) na rozvoj kvantových technologií, který má urychlit přechod od výzkumu k praktickým systémům a podpořit domácí průmysl. Plán zahrnuje jak přímé financování vývoje kvantových počítačů a infrastruktury, tak i podporu výroby, talentu a komercializace, přičemž část prostředků (zhruba jedna miliarda liber) je určena konkrétně na pořízení a nasazení výkonných kvantových systémů. Investice navazuje na dřívější programy (například National Quantum Technologies Programme) a směřuje k vytvoření integrovaného ekosystému od výzkumu přes hardware až po aplikace, který má být schopný konkurovat USA a Číně. Cílem je vybudovat do začátku třicátých let infrastrukturu, kde budou kvantové procesory běžně součástí výpočetních center a využívány v kombinaci s klasickými HPC systémy.
Čína sice patří mezi světové lídry ve vývoji kvantového hardwaru a infrastruktury, ale podle aktuální analýzy nyní naráží na jiný problém: nedostatek reálných zákazníků a aplikací. Země má k dispozici funkční kvantové systémy a ambiciózní plány (třeba vybudovat do roku 2030 národní kvantovou síť), jenže většina těchto technologií zůstává zatím ve fázi demonstrací a pilotních projektů. Strategie se proto začíná posouvat od zvyšování počtu qubitů ke komercializaci a hledání konkrétních use case, například v logistice, financích nebo průmyslové optimalizaci. Klíčovou technickou výzvou už není jen hardware, ale schopnost integrovat kvantové výpočty do existujících IT systémů a nabídnout služby, které mají měřitelný přínos oproti klasickým metodám.
ACM A.M. Turing Award (nejvyšší ocenění v informatice) byl letos udělen Charles H. Bennett a Gilles Brassard za jejich zásadní podíl na vzniku kvantové informační vědy. Klíčovým technickým přínosem je zejména protokol BB84 (1984), první praktická metoda kvantové distribuce klíčů, která využívá vlastnosti kvantové mechaniky (například nemožnost měřit stav bez jeho narušení) k detekci odposlechu a zajištění bezpečné komunikace. Jejich práce zároveň definovala přístup, kdy se kvantové jevy (superpozice, provázání) berou jako zdroj pro zpracování informace, což vedlo k dalším konceptům, jako je kvantová teleportace nebo entanglement-based protokoly.
Kanadské Xanadu by mělo vstupit na burzu NASDAQ 27. března.
A na NASDAQ jde i Horizon Quantum ze Singapuru zabývající se kvantovým software.
- 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