Kvantové počítače
Čínský startup Origin Quantum Computing oznámil, že zpřístupnil svůj nejnovější kvantový procesor Wukong online, do 6. února je přístupný zdarma. Wukong má již 72 supravodivých qubitů. Jedná se o poměrně velký skok v čínském startupu. Wukong je procesor třetí generace, předchozí dvě byly významně menší, a to s šesti a 24 qubity. Firma se dále chlubí průměrnou fidelitou pro jednoqubitové operace 99,69 procenta a pro dvouqubitové operace 96,27 procenta. Zatím se jedná o kvalitativně horší QPU než porovnatelné procesory u IBM, Google nebo Rigetti.
Vzniklo konsorcium firem Siemens Digital Industries Software, sureCore a Semiwise, jehož cílem je vyvíjet CMOS elektroniku, která bude fungovat i při teplotách kolem absolutní nuly. To je samozřejmě hodně zajímavé zvláště pro supravodivé kvantové počítače, kde je žádoucí co nejvíce elektroniky dát dovnitř kryostatu namísto tahání kabelů ven.
Vědci z USA a Japonska udělali další krok k praktičtějším kvantovým výpočtům za použití qubitů z NV center. NV centra jsou malé deformace, kde jeden elektron přebývá, nebo chybí díky vložení jiného atomu do mřížky, lze toho využít pro qubit. Dalším krokem je to, že pokud máme více qubitů, chceme, aby mezi sebou komunikovaly. Jenomže NV qubity mají dosah jen nanometry, což je hodně málo, a navíc taková interakce mezi dvěma qubity ovlivňuje i ostatní qubity. Zde výzkumný tým použil magnetického materiálu, kde interakce mezi qubity probíhá pomocí kvantové kvazičástice magnon, dosah jsou jednotky mikrometrů. Navíc to lze postavit selektivně, kdy jen dva qubity budou spolu komunikovat, i když třetí je mezi nimi.
Společnost QuEra (kvantové procesory na bázi neutrálních atomů) představila svou roadmapu na příští tři roky. Již minulý rok QuEra představila svůj analogový kvantový počítač Aquila s 256 qubity, na systému firmy také vědci z MIT a Harvardu vytvořili 48 logických qubitů. Tento rok (2024) chtějí zákazníkům nabídnout mašinu s více než 256 fyzickými a deseti logickými qubity (těch 48 je jen základní výzkum, nic hotového pro komerční využití). Rovněž by měli poskytnout vlastní simulátor logických qubitů. Nicméně stále se jedná o analogový kvantový počítač, ne univerzální. V roce 2025 je v plánu se dostat na tři tisíce fyzických a třicet logických qubitů a měli by přidat i tzv. T bránu, což pak udělá z jejich počítače opravdu univerzální výpočetní mašinu, ne jen kvantový simulátor. V roce 2026 by se rádi dostali na více než deset tisíc fyzických a sto logických qubitů. A to by již mohla být revoluce, kde by mohli dosáhnout opravdové kvantové výhody. Neboť těch třicet logických qubitů v 2025 stále umíme simulovat na klasických počítačích, takže žádnou výhodu nelze očekávat. Je to ambiciózní, ale i reálné. Záleží, jak dobré budou logické qubity. Budeme držet palce.
Roadmapa společnosti QuEra
Minulý týden jsem psal o tom, že Číňané vytvořili na supravodivých qubitech tzv. magické kvantové stavy (nic magického, je to jen název) a dosáhli lepší fidelity. Nyní podobný výzkum publikovali vědci z IBM v Nature. Obecně takový magický stav je určitý algoritmus, ten je však relativně náročný. V IBM jej dokázali vytvořit efektivněji díky nové funkci jejich kvantových procesorů zvané dynamické obvody. A proč je to tak důležité? Čím dál častěji píšu o korekcích kvantových chyb. Jenomže pro většinu těchto korekcí se dají použít jen tzv. Cliffordovy kvantové operace (H, S a CNOT hradla). Toto ale není úplný set kvantových hradel, a navíc pomocí nich můžete vytvořit jen některé algoritmy, ne všechny. Abyste byli opravdu univerzální, musíte podporovat i další ne-Cliffordova hradla, jako jsou T nebo Toffoliho hradla. A právě pomocí magických stavů lze aplikovat korekční mechanismy nově i na tyto kvantové operace. Tedy jinak řečeno, jste schopni korigovat kvantové chyby na všech typech hradel. Samozřejmě i IBM demonstrovalo, že tímto přístupem dosáhlo lepší fidelity než bez tohoto přístupu.
Kvantový software a algoritmy
Profesor Oded Regev z New York University přišel s vylepšeným Shorovým algoritmem, tedy poměrně jej předělal ve smyslu, že ve výsledku potřebuje významně méně kvantových operací, ale za cenu více qubitů. To zní jako nic moc, ale může to být zajímavý trade-off v situaci, kdy máte hodně qubitů, ale ty nejsou schopné dlouhých výpočtů – což určitě nastane pravděpodobněji než opačný případ, že bychom měli jen pár qubitů schopných velmi dlouhých výpočtů.
Tato novinka není úplně z oblasti kvantové informatiky, ale také se nás týká. V této studii si výzkumníci vytvořili model inspirovaný kvantovou mechanikou (ale počítaný klasicky, ne na kvantovém počítači) a aplikovali jej na akciový trh. Povedlo se jim objevit skryté vzorce chování. Je to jedna z ukázek, jak některé jevy v naší společnosti lze popsat pomocí kvantové mechaniky. Pokud někoho tato problematika zaujala, můžete si přečíst například o problému zvaném Vězňovo dilema, kde lze ukázat, že pomocí kvantového provázání se dá dosáhnout nejlepších výsledků.
Pak tu jsou dvě novinky z oblasti kvantového AI. První je o novém přístupu ke kvantovým neurálním sítím, kde jsou náznaky možné výhody v trénování neurálních sítí. Druhý, již publikovaný v Nature, ukazuje, že kvantových počítač by AI mohl pomoci s efektivnějším řešením tzv. gradient descent algoritmu, který, řekněme, hledá globální minimum.
Kvantové technologie
Tým z Hebrew University již před časem provedl důležitý objev interakce mezi světlem a magnetismem v rámci svého kvantového výzkumu. Nyní svůj objev rozvedl dále a ukázal, že by se tato interakce mohla použít k mnohonásobně rychlejší klasické RAM paměti, kde byste pomocí laserů měnili magnetické stavy.
Kvantový byznys, investice a politika
Tchaj-wan oznámil, že do roku 2027 chce vyvinout vlastní kvantový počítač. Tchaj-wan již blízce spolupracuje s IQM, IBM nebo Amazonem. Tchaj-wan má již od roku 2022 svůj národní plán pro kvantové technologie s rozpočtem 258,86 milionu dolarů.
Sotva máme začátek roku, hned byla oznámena první akvizice. SandboxAQ (spin-out z Google) koupil startup Good Chemistry, což je společnost zaměřující se na kvantové výpočty, AI a další moderní technologie pro objevování nových léčiv, ale i obecně chemické simulace. To zapadá i do SandboxAQ, který spojuje kvantum a AI a zaměřuje se na bezpečnost, senzory a chemické simulace.
Japonská výzkumná organizace RIKEN vybrala pro svoji hybridní kvantovou superpočítačovou platformu kvantový počítač H1 od Quantinuum. Ten by měl být instalován v roce 2025. Kvantové počítače od Quantinuum patří z pohledu fidelity a doby koherence k tomu nejlepšímu.
- 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