Kvantovky v ČR
V nejnovějším vydání časopisu ČVUT TechniCall tematicky zaměřeného na bezpečnost a zabezpečení je i článek od profesora Jexe, kde rozebírá větší detaily české účasti v EuroQCI (evropská kvantová síť), ale i další aktivity v kvantové oblasti v ČR. Nejzajímavější informací asi je vznikající Národní kvantová infrastruktura v rámci EuroQCI. Bude se jednat o páteřní kvantovou síť mezi Prahou, Brnem a Ostravou dále s napojením do Německa, Rakouska, Slovenska i Polska. V Praze i Brně vzniknou metropolitní kvantové sítě pro testování, kde zapojeny budou například NÚKIB, Ministerstvo vnitra, Ministerstvo obrany, Správa železnic a další.
Kvantová fyzika
Co to přesně je foton? Tak to je název pěkného populárního článku, kde se zaměřují na to, jak foton chápat z různých perspektiv, a pěkné shrnutí celé historie jeho poznávání.
Tento týden se také objevil článek, který tvrdí, že je tu důvodné podezření, že lidský mozek možná používá ke své funkci kvantovou informatiku. Nicméně to se ještě musí potvrdit budoucími experimenty.
Kvantové počítače
V minulém souhrnu jsem psal o šesti kvantových počítačích v rámci EuroHPC, kde jeden v rámci projektu LUMI-Q bude i v Ostravě. Dnes se podíváme na další, který bude v Polsku, Poznani. Zde hlavním provozovatelem bude Poznań Supercomputing and Networking Center, které spadá pod Ústav pro bioorganickou chemii Polské akademie věd. U nás je to IT4Innovation pod univerzitou v Ostravě a pak se na projektu podílí řada institucí napříč Evropou. A zde je rozdíl. V Polsku je do projektu napřímo zapojeno více místních organizací, jako například Centrum pro teoretickou fyziku Polské akademie věd či společnost Creotech Instruments, která se již vývojem kolem kvantových technologií a počítačů zabývá, respektive dodávkami specializované elektroniky hlavně pro jejich řízení.
Na The Wall Street Journal vyšel článek ohledně kvantového počítače od čínského Baidu. Počítač se jmenuje Qian Shi (znamenající „nebe je původ všeho“) a je podobně jako kvantové procesory od IBM dostupný zdarma skrze cloud.
Tento meme je v kvantovém světě velmi výstižný. Konkrétně jej autor vytvořil v reakci na článek o benchmarku kvantového annealingu
University of Bristol, Phasecraft a Google Quantum AI se spojily pro společný výzkum na téma studium silně korelovaných elektronových systémů pomocí kvantových počítačů. Právě silně korelované systémy jsou největší výzvou ve výpočetní chemii a jejich zvládnutí by mohlo vést k lepším bateriím, efektivnějším solárním článkům apod. V Nature Communication publikovali své prozatímní výsledky ve formě efektivnějších kvantových algoritmů i lepších metod pro zvládnutí kvantových chyb.
IBM začalo instalovat první kvantový počítač pro soukromý sektor tzv. „on-site“, tedy u zákazníka. Oním zákazníkem je Cleveland Clinic, která v oblasti kvantových počítačů spolupracuje s IBM již deset let. Ti spolu založili i Discovery Accelerator, kde pomáhají začínajícím nápadům i v oblasti například použití kvantových počítačů pro výzkum cílení léčiv na konkrétní proteiny, lepší predikci kardiovaskulárních rizik, případně pro genetické sekvenování v kombinaci se strojovým učením.
Výzkumníci z IBM napsali článek, kde se zabývají vývojem supravodivých qubitů a kde stojí jejich budoucnost. Načrtnou, co je potřeba k praktickému kvantovému počítání a ve větší míře se zabývají i korekcemi kvantových chyb, co je potřeba ke škálování na více qubitů, jak si představit roli kvantového počítače spolu s klasickým atd.
Na The Quantum Leap opět publikovali zajímavý příspěvek, který se snaží porovnat jednotlivé typy qubitů. Výsledek najdete v pěkné infografice níže. Nicméně v samotném článku najdete mnohem více informací, včetně konkrétních čísel, jaké jsou fidelity, rychlost kvantových operací a koherenční časy jednotlivých qubitů.
Porovnání typů qubitů
Kvantový software a algoritmy
Společnosti Multiverse Computing, Protiviti a Ally Financial vydaly zprávu a článek, kde popisují, jak algoritmus běžící na kvantovém annealeru může již dnes optimalizovat investiční portfolio, které překonává to, které vrátily standardní algoritmy. Pro výpočet použili D-Wave LEAP Hybrid solver. Ale jak zvláště s kvantovým annealingem vždy píšu, člověk by měl být velmi obezřetný.
Bankovní dům JP Morgan Chase sází (relativně) ve velkém na kvantové počítače. V JP se zaměřují hlavně na optimalizační úlohy a hodnocení rizik. Obecně bankovní domy do kvantových počítačů – alespoň do softwaru – investují hodně. Lze vysledovat několik důvodů. Náklady na kvantový výzkum a vývoj v absolutních číslech bankovních gigantů jsou zanedbatelné. I malá výhoda může hrát zvláště na burzovním trhu velkou roli. A i vaši konkurenti do toho jdou, takže tu potenciální výhodu nechcete nechat jenom jim.
A tady najdete pěkný příspěvek o tom, jak generovat kvantové algoritmy. Základem je vytvořit malou verzi vašeho problému a vygenerovat tréninková data. Ty následně převést do kvantových stavů a potom pomocí zpětnovazebního učení a heuristických metod hledat vhodný kvantový obvod. Nakonec škálujete svůj problém nahoru. Vlastně je to obecné schéma, jak se přistupuje k obecnému řešení nějakého problému pomocí kvantového počítače, tedy kde místo strojového učení používáte svůj rozum.
Moody’s vydalo své kvantové FAQ. Tento FAQ dává vhled, jak v Moody’s nad kvantovými počítači přemýšlejí a kam směřují.
Další novinka je od Goldman Sachs a AWS ohledně jejich společného výzkumu. V tomto případě se zaměřili na to, jak efektivně nahrát data do kvantových počítačů. Možná budete překvapeni, ale není to jen o počtu qubitů, ale i o tom, jak rychle na nich můžeme počítat (tzv. clock speed) a jak hluboké kvantové obvody můžeme použít. Jedná se o poměrně důležitý směr výzkumu.
Nedávno jsem také psal, že kvantové strojové učení bude potřebovat méně dat než to klasické. Pro ty z vás, které to zaujalo, tady se o tom rozepsali více.
Nejoblíbenější framework pro kvantové programování Qiskit vyšel ve verzi 0.39.0. Mezi nejzajímavější novinky patří možnost využití externího transpiléru (jedná o část kvantového kompilátoru, který přepisuje vstupní kód na kód, který je přímo přizpůsobený konkrétnímu kvantovému procesoru – jeho topologii a možnostem optimalizace), podpora primitives (předdefinované základní algoritmy, jako jsou VQE, QAOA), nebo podpora dynamických obvodů (možnost měření qubitů uprostřed umožňující IF-ELSE konstrukt, případně i smyčky) v transpiléru. Na druhou stranu, třídy pro Shorův nebo HHL algoritmus jsou označeny jako deprecated a budou v budoucnu odstraněny.
IBM na svém blogu napsalo pěkný (trochu pokročilejší) příspěvek o tom, jaký je rozdíl mezi potlačením kvantových chyb, jejich zmírněním a jejich korekcí (anglicky pak error suppression, error mitigation a error correction). Pro ideální kvantový počítač budeme potřebovat všechny tři metody.
Amazon Braket přidal možnost řídit supravodivé kvantové procesory na úrovni pulsů. Konkrétně lze na této nejnižší úrovni řídit kvantové procesory od Rigetti a Oxford Quantum Circuits. Tato nová možnost se nazývá „Braket Pulse“.
Kvantové sítě a kryptografie
Mastercard již začal vyrábět a vydávat karty s již kvantově odolným šifrováním.
Organizace Quantum Internet Alliance (QIA) spustila svůj sedmiletý program, kde na první fázi je vyčleněno 24 milionů eur. QIA je organizace, za kterou stojí např. QuTech, ICFO, University of Innsbruck, Paris Centre for Quantum Computing, celkem 40 partnerů, a cílem je vybudovat prototyp tzv. full-stack kvantověinformační sítě a tímto způsobem podnítit a vybudovat potřebné schopnosti a znalosti. A myslím, že mají šanci být ve světové špičce.
Rivada Space Networks (Německo) a SpeQtral (Singapur) podepsali dohodu o spolupráci. Rivada v roce 2024 spustí svou globální síť (konstelaci) 600 satelitů pro laserovou komunikaci a ve stejném roce SpeQtral vypustí svůj QKD satelit SpeQtral-1. Cílem spolupráce je průzkum, jak by QKD řešení mohlo představovat bezpečnostní vrstvu nad komunikací od Rivada.
Kvantový byznys, investice a granty
Čtyři důvody, proč by vaše organizace měla investovat do kvantových technologií.
EU v rámci programu Horizon Europe na tři roky podpoří projekt EuRyQa pěti miliony eur. Cílem projektu je postavit kvantový procesor na bázi Rydbergových atomů (neutrálních atomů, velmi excitovaných). Zapojení jsou hlavní hráči v oboru, včetně společností PASQAL či QM Technologies a několik univerzit.
QuantrolOx získal investici od EIC (European Innovation Council) 10,5 milionu eur. QuantrolOx vyvíjí řídicí systémy pro kvantové počítače na bázi strojového učení.
Evropská komise ujistila, že nebude krátit peníze na kvantové technologie v rámci programu Horizon. To se týká hlavně Quantum Flagship.
Kromě bankovních domů se ve větší míře o kvantové počítače zajímají i automobilky. Nejnověji oznámili spolupráci Classiq s Rolls-Royce. Podobně svou spolupráci oznámili i kanadské Xanadu a Volkswagen, kde se hlavně zaměří na simulace a vývoj lepších baterií pomocí kvantových počítačů. A do třetice spolu spolupracují Toyota a Fujitsu, které má kvantově-inspirovaný digitální annealing. Vlastně to není jejich první spolupráce. Již v roce 2020 spolupracovali na aplikacích v optimalizaci pro logistiku a dodavatelské řetězce. Současná spolupráce se zaměří na optimalizaci výroby nových vozů.
A vypadá to, že další velký hráč se pouští do kvantových počítačů. Tentokrát se jedná o TikTok.
Švýcarsko a Spojené státy podepíšou dohodu o bližší spolupráci v oblasti kvantových počítačů.
PsiQuantum, developer fotonických kvantových počítačů, získal kontrakt pro americké vzdušné síly (US Air Force) v hodnotě 22,5 milionu dolarů. Obecně, fotonické kvantové procesory jsou viděny jako hodně zajímavá budoucnost a americké ozbrojené složky, který často mají i vlastní kvantový výzkum, nechtějí zůstat v pozadu, naopak jdou tomu naproti.
