Hlavní navigace

Qubity: Kvantový počítač z phononu, DGX Quantum od Nvidie, odolné šifrování Cloudflare zdarma

26. 3. 2023
Doba čtení: 4 minuty

Sdílet

 Autor: Nvidia
Pravidelný přehled novinek z rozsáhlého a rozvíjejícího se oboru kvantových počítačů, který vydáváme ve spolupráci s blogem Qubits.cz.

Kvantové počítače

Vědci z Tsinghua University v Číně přišli s novým typem kvantového počítače z uvězněných iontů. Na rozdíl od ostatních kvantových počítačů z uvězněných iontů, kde je qubit reprezentován energetickou hladinou iontu, je zde reprezentován pomocí phononu. Phonon je kvazičástice zvukové vlny – tedy základní kvantum vibrace. A nejedná se o univerzální kvantový počítač, ale o programovatelný kvantový simulátor, konkrétně pro boson sampling. Pomocí této metody (boson sampling) Číňané v minulosti demonstrovali kvantovou nadvládu pomocí fotonů. Dříve byl boson sampling jen kvantový příklad, bez reálného využití. Ale i to se změnilo a vypadá to, že by to šlo využít v chemických simulacích. Navíc phononový kvantový stroj má mnohonásobně menší ztrátovost a tím i chybovost vůči fotonickým strojům. Navíc je dobře škálovatelný a dobře a deterministicky ovladatelný. Samotná programovatelnost phononů se provádí pomocí děličů svazků (beam splitter) podobně jako u fotonických. 

IBM po „národních“ kvantových počítačích dodalo i první kvantový počítač pro privátní sektor tzv. onsite. Tím prvním je Cleveland Clinic, kde spolu s IBM vytvořili Cleveland Clinic-IBM Discovery Accelerator, který pracuje na projektech, které využívají kvantové výpočty, umělou inteligenci a hybridní cloud pro biomedicínský výzkum. 

Nvidia ve spolupráci s Quantum Machines pracuje na DGX Quantum Platform. Jedná se o kombinaci Grace CPU a Hopper GPU spojené s OPX+ kvantovým řídicím systémem od Quantum Machines. CPU je pak hlavně řídicí jednotka, GPU pracuje hlavně jako podpora pro korekci kvantových chyb, kalibraci a pro výpočet v případě hybridních algoritmů. OPX je v tomto případě nezávislé na typu qubitů, takže se jedná o univerzální systém pro podpůrné výpočty či simulace kvantových počítačů. Systém nabízí vysoký výkon s minimální latencí.

DGS Quantum Platform v celku

DGS Quantum Platform v celku

Autor: Nvidia

Francouzský PASQAL spouští platformu Quantum Discovery, která vám umožní doslova prozkoumávat svět kvantových simulátorů z neutrálních atomů. K tomu účelu můžete použít jejich emulátor či přímo 100qubitový simulátor. Cílem je rozšířit povědomí a znalosti o této technologii, a hlavně podnítit uživatele zkoumat tuto technologii a hledat možné aplikace a uplatnění.

Vědcům z Fujitsu a Osaka University se povedlo částečně změnit architekturu kvantových počítačů. Hlavně v případě supravodivých kvantových počítačů, ale i kvantový obvod se v konečném důsledku transformuje jen do čtyř elementárních kvantových operací (CNOT, H, S a T brány). Avšak různé brány mají různou chybovost, dle toho, jak jsou složité. Obvykle nejhorší je T brána, která provádí rotaci o pi/4 a je nejnáročnější na opravu kvantových chyb ve smyslu potřebných fyzických qubitů i velikost kvantového korekčního kódu. Zde výzkumníci poprvé nahradili T bránu obecnou bránou rotující fází, která funguje mnohem spolehlivěji. A to tak, že podle jejich odhadů redukuje počet potřebných fyzických qubitů na korekci o celých 90 procent a v případě potřebných kvantových operací pro korekci chyb rovnou o 95 procent.

Kvantový software

Výzkumníci z QC Ware a biotechnologické společnosti Roche vydali studii, kde demonstrují, že kvantové počítače, respektive kvantové strojové učení dokázalo přesněji diagnostikovat diabetickou retinopatii než klasické strojové učení. Použili k tomu simulátory kvantového počítače i 27qubitový stroj od IBM. A konkrétně vytvořili kvantovou neuronovou síť. Hlavní výhoda kvantového strojového učení je v tom, že vyžaduje menší model, má menší nároky na trénink a i výpočetní nároky jsou nižší.

Nový kvantově-softwarový startup BlueQubit spustil vlastní platformu pro kvantové vývojáře. Vlastně je to takový klasický obrázek z poslední doby – podpora Qiskit, Cirq, následně je tam chytrý kompilátor, který ten úkol rozseká na podúkoly vhodné hlavně pro GPU a QPU. V současnosti je to hlavně o simulaci kvantových počítačů. Zdarma poskytuje svůj simulátor na CPU simulující až 34 qubitů (a používá 128 GB paměti). Pak pro placené uživatele má 36qubitový simulátor na GPU s pomocí cuQuantum i přístup na 79qubitové QPU Aspen-M-3 od Rigetti.

Kvantové sítě

Minulý týden jsem psal o rekordu v rychlosti QKD. Tento týden opět a tentokrát z Číny. Ti dosáhli rychlosti QKD 110 Mb/s na 10km spoji. Toto se jim podařilo rovněž vylepšením detektoru na bázi supravodivých nanovláken, ale vylepšili i generátor fotonů, který je na začátku procesu.

Konsorcium QUARTER vedené LuxQuantum získalo sedm milionů eur z programu DIGITAL Europe Programme. Cílem projektu je zvýšit vyspělost QKD, účastnit se standardizace QKD až po aktivity v rámci EuroQCI. QUARTER sdružuje přední evropské společnosti v oblasti kvantových sítí, QRNG, laserů a klasické kyberbezpečnosti.

Kvantová bezpečnost

Cloudflare experimentuje s kvantově odolným šifrováním (PQC) již od 2014. V posledním příspěvku na svém blogu se vyjádřil, že PQC dosáhne jejich standardů a bude zcela bezplatné. Již nyní v rámci jejich beta programu lze PQC otestovat. Implementace zahrnuje zatím PQC algoritmus (CRYSTAL-)Kyber v rámci TLS 1.3 včetně HTTP/3. Více o historii QPC v Cloudflare a instrukce k testování najdete zde.

Kvantové vzdělávání

Finské IQM spustilo svoji akademii – vzdělávací portál o kvantových počítačích, kvantové informatice a algoritmech. Akademii najdete zde.

Cesta kvantového algoritmu

Cesta kvantového algoritmu

Autor: IQM

Kvantový byznys, investice a granty

Telekomunikační gigant Ericsson v Montrealu, Kanadě buduje hub pro výzkum kvantových technologií. Výzkum se primárně zaměří na využití kvantových počítačů pro telekomunikace, ale prostor bude i pro ostatní kvantové technologie.

Kvantově softwarový startup Strangeworks získal v investičním kole Series A 24 milionu dolarů.

Po Rigetti už i D-Wave má problém na newyorské burze, neboť několik dní po sobě uzavřelo obchodování na hodnotě pod jedním dolarem. A to je D-Wave jedna z finančně nejsilnějších kvantových společností. 

Momentálně je česká delegace politiků, byznysmenů a akademiků na Tchaj-wanu. A údajně se má diskutovat i o kvantových počítačích. Tak uvidíme, co z toho vzejde.

Byl pro vás článek přínosný?

Autor článku

Výzkumník v oblasti bezpečnostních aspektů kvantových technologií a teoretické jaderné fyziky na FJFI ČVUT a zakladatel společnosti Quantum Phi. Doktorát má z jaderné a částicové fyziky. Provozuje blog Qubits.cz a je poradcem fondu Tensor Ventures.