Qubity: Nové optické atomové hodiny, pokroky v kvantové navigaci, nové open source knihovny

20. 7. 2025
Doba čtení: 5 minut

Sdílet

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

Kvantové počítače

Nový posun u Microsoftu, který zveřejnil nové výsledky ze svého výzkumu topologických qubitů. Konkrétně úspěšná jedno-shot měření fermionové parity na takzvaných „tetron“ strukturách, které implementují operace Pauli‑X a Z pomocí Majorana zero-módů. Tyto operace jsou zásadním krokem pro vývoj takzvaného měřením řízeného topologického kvantového počítače. Přestože jde o slibný postup ke stabilnějším a méně chybovým qubitům, část vědecké komunity zůstává skeptická a žádá o jasné, reprodukovatelné důkazy existence Majorana režimů.

Schéma jednoho qubitu s režimem Majorana

Schéma jednoho qubitu s režimem Majorana

Autor: Microsoft

Na quantumcomputingreport.com vydali pěkný kritický článek na téma „Co chybí v těch všech kvantových roadmapách“, které za poslední měsíce byly publikovány. Článek upozorňuje, že většina kvantových roadmap se příliš soustředí na hardware a statistický růst počtu qubitů, ale opomíjí klíčové softwarové vrstvy a integrací. Chybí zejména plán pro hybridní propojení kvantových i klasických systémů – včetně správy datových toků, nízké latence, zabezpečení a orchestrace úloh. Přitom efektivní transpilační nástroje, error mitigation techniky (například cutting, knitting, post processing) a vývoj vyšších úrovní programovacích modelů (včetně AI asistovaných překladačů) jsou zásadní pro praktické využití QPU. Roadmapy často postrádají metriky pro výkon, zpětnou vazbu a partnerství zaměřená na softwarovou část, což může ohrozit realizaci skutečné kvantové výhody.

Vědci z Leiden University, spolu s týmy z Tsinghua a Zhejiang University, vyvinuli metodu pro ověření skutečného kvantového chování v systémech s až 73 qubity. Pomocí energeticky optimalizovaných Bellových testů prokázali „genuine multipartite Bell correlations“ – tedy složité kvantové provázání aktivní pro všechny qubity jasně potvrzující, že systém nefunguje jen jako jeho klasická imitace. Tato schopnost validace kvantové ne-lokalnosti v takto rozsáhlém měřítku posouvá hranice kvantových počítačů blíže k průmyslové spolehlivosti, protože umožňuje ověřitelné, hloubkové testování kvantového chování u větších strojů.

Rigetti představila svůj největší dosud modulární kvantový systém složený ze čtyř devítiqubitových čipletů (celkem 36 qubitů), u kterého dosáhla výrazně lepší kvality dvouqubitových bran s mediánovou fidelitou 99,5 %, což znamená poloviční chybovost oproti dřívějšímu 84qubitovému systému Ankaa‑3. Rigetti se chystá uvést tento 36qubitový systém na trh 15. srpna a plánuje do konce roku 2025 představit ještě větší systém s přesností 99,5 %.

Kvantový software a algoritmy

IQM vydalo své QAOA knihovny jako open source. Jde o Python framework, který umožňuje definovat a řešit QUBO problémy (například MaxCut) včetně parametrizace, transpilačních strategií pro různé topologie kvantových čipů (mřížka, IQM speciální hvězdicová architektura), trénování pomocí pokročilých přístupů (tensorové sítě, analytické řešení) a odesílání úloh přímo na IQM Resonance hardware nebo do simulačního prostředí.

Kvantová bezpečnost

Vědci ukázali, že mezi výpočetní silou kvantových počítačů a bezpečností kryptografie existuje hlubší propojení, než se dosud myslelo. Zaměřili se na takzvané jednosměrné funkce – matematické operace, které je snadné spočítat, ale extrémně těžké „obrátit“, tedy získat vstup ze známého výstupu. Tyto funkce tvoří základ většiny šifrovacích systémů, včetně těch označovaných jako postkvantově bezpečné. Výzkum ukázal, že pokud by se prokázalo, že kvantové počítače nemají výhodu při řešení určitých typů problémů, pak by bylo ohroženo samotné tvrzení, že jednosměrné funkce vůbec existují — což by podlomilo celý základ kryptografie, jak ji známe. Jinými slovy, pro zachování dlouhodobé bezpečnosti digitální komunikace je klíčové, aby kvantové počítače skutečně dokázaly některé výpočty řešit efektivněji než klasické stroje – byť třeba jen teoreticky. Výsledky tak paradoxně potvrzují, že reálná kvantová výhoda je nejen cílem, ale i předpokladem bezpečné kryptografie.

Kvantové technologie

Padl další časový rekord. Vědci z NIST uvedli nové optické atomové hodiny založené na iontech hliníku, které dosahují rekordní přesnosti až na 19 desetinných míst (5.5×10^−19), tedy úroveň, při níž by nastalo zpoždění jednu sekundu za dobu delší než stáří vesmíru. Tato hladina přesnosti staví optické hodiny výrazně nad stávající cesiové standardy a otevírá cestu k redefinici základní jednotky času – sekundy.

SandboxAQ a Acubed (Airbus) představily v praxi systém AQNav, který využívá kvantové magnetometry a AI ke čtení anomálií Zemského magnetického pole pro navigaci letadel bez satelitů. V pokusech během více než 150 hodin letu dosáhly přesnosti lokalizace do dvou námořních mil ve všech případech a v 64 % z nich do 550 metrů. Tato odolná, pasivní a nezranitelná alternativa GPS otevírá cestu k bezpeční navigaci v konfliktních či porušených prostředích a naznačuje robustní budoucnost pro kvantově-hybridní navigační systémy.

Q-CTRL společně s Australian Defence úspěšně otestovala systém AQNav na palubě cvičného plavidla MV Sycamore, což představuje první reálné nasazení kvantové gravimetrické navigace na moři. Instalace „strapdown“ senzoru ve formátu 19” racku spotřebovala jen 180 W a dokázala udržet výkon i při vibracích a pohybu plavidla díky speciální „software-ruggedization“ metodě od Q-CTRL, která obnovila výpočet i po výpadcích signálu.

Česko se chystá na budoucnost IT, je zde návrh strategie pro kvantové technologie Přečtěte si také:

Česko se chystá na budoucnost IT, je zde návrh strategie pro kvantové technologie

Kvantový byznys, investice a politika

Evropská komise navrhla novelu nařízení EuroHPC JU, která, vedle vybudování AI gigafactories, jako hlavní novinku zavádí samostatný kvantový pilíř – první reálný krok implementující „Quantum Europe Strategy“ schválené 2. července 2025. Tento pilíř posiluje roli EuroHPC jako centrálního bodu pro koordinaci kvantového výzkumu, vývoje i průmyslu v EU. Zahrnuje čtyři klíčové oblasti: financování dlouhodobého základního a aplikovaného výzkumu (včetně vývoje senzorů, komunikačních systémů a kvantových počítačů), podporu průmyslové výroby (včetně startupů a zavádění řešení), vytváření a propojování národních kvantových kompetenčních center, rozvoj odborných dovedností a mezinárodní spolupráce s ohledem na zabezpečení dodavatelských řetězců. Nově vznikne také Quantum Strategy Advisory Group, která má poradně navrhovat roční programy a monitorovat technologický vývoj. Financování pro tento pilíř bude plynout z Horizon Europe, Digital Europe a dalších unijních fondů, což vytvoří soudržný rámec pro kvantovou agendu EU ve vědě, průmyslu i bezpečnosti.

Americký SandboxAQ (AI, PQC řešení, kvantová navigace a podobně) vybral dalších 95 milionů dolarů a zvýšil celkovou hodnotu společnosti na 5,6 miliardy dolarů.

Indický QpiAI získal 32 milionů dolarů v sérii A. QpiAI pracuje na integrovaném hardwarovém a softwarovém řešení kombinující kvantum a AI.

Německý Q.ANT, který pracuje na fotonických čipech, obdržel 62 milionů eur v sérii A.

Dále pak německý Commutator Studios získal investici 1,5 milionů eur na vývoj agnostických systémů na korekci kvantových chyb.

Dánská kvantová iniciativa QuNorth oznámila spuštění s financováním ve výši 80 milionů eur na vývoj Level‑2 kvantového systému, tedy zařízení s předpokladem dosažení praktické kvantové výhody. Společnost plánuje vyvinout modulární, až stovky‑qubitový systém využívající technologii „trapped-ion on-chip“ s optickým propojením moduly, což umožní škálovatelnou architekturu s vysokou koherencí a nízkou chybovostí. Fondy podpoří vybudování výzkumného centra v Kodani, rozšíření vývojového týmu a spolupráci s univerzitami a průmyslovými partnery v oblasti vývoje hardwaru i softwarových řešení pro orchestraci a testování systému.

  • 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

Seriál: Qubity
Neutrální ikona do widgetu na odběr článků ze seriálů

Zajímá vás toto téma? Chcete se o něm dozvědět víc?

Objednejte si upozornění na nově vydané články do vašeho mailu. Žádný článek vám tak neuteče.


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.

Upozorníme vás na články, které by vám neměly uniknout (maximálně 2x týdně).