Kvantová fyzika
Pokud čtete něco o kvantových technologiích, kde se používá kvantová optika, je dost velká šance, že se potkáte s pojmem stlačené stavy (squeezed states). Jednoduše řečeno jde o techniku, kde, když máme neurčitosti ve dvou dimenzích, snížíme neurčitost v jedné dimenzi na úkor té druhé. Jedná se o velmi efektivní nástroj nejen kvantové optiky, pomocí kterého jsme schopni se dostat až k limitům kvantové mechaniky. Více o tomto fenoménu v přístupné formě si můžete přečíst zde a v infografice níže.
Quantum squeezing
Kvantové počítače
IBM dokončila instalaci svého Quantum System One – 127qubitového kvantového počítače v Kanadě, kde jej bude provozovat nezisková společnost PINQ2, která byla pro tento účel založena místní vládou. Jedná se již o čtvrtý kvantový procesor IBM mimo její základnu v New Yorku. Kvantový počítač by měl sloužit místním výzkumníkům zvláště z projektu DistriQ a pro trénink nových odborníků.
Pár drobků z Intelu. Ten před nějakým časem představil svůj spinový procesor Tunnel Falls. Nyní již pracuje na další generaci. Nicméně nezaměřuje se na vyšší počet qubitů (Tunnel Falls má 12 qubitů), jako spíše na kvalitu výroby, řízení qubitů, zkrátka na kvalitu.
Krásný pohled na spinový procesor Tunnel Falls (ten malý čtvereček uprostřed) a pak celou periférii, nazvěme to základní deskou
Vědci z MIT přišli s vylepšenými supravodivými fluxoniovými qubity. Supravodivé qubity vlastně nejsou jedna částice jako u například uvězněných iontů, kde máme jádra, nebo fotony u fotonických, ale jedná se o mikroskopický supravodivý obvod, jehož chování je řízeno kvantovou mechanikou. Konkrétně je fluxoniový qubit malý obvod skládající se z cívky a Josephsonova můstku. Nicméně tento obvod se rozrůstá, pokud máme qubitů více a chceme, aby navzájem interagovaly. V této práci vědci vylepšili právě tu část supravodivého obvodu, která propojuje qubity a realizuje kvantové operace. Díky tomu se dostali na fidelitu 99,9 procenta pro dvouqubitové operace a 99,99 procenta pro jednoqubitové operace. Obecně řečeno, čím vyšší fidelita, neboli spolehlivost, tím méně potřebujete opravovat kvantové chyby.
Vědci z University of Washington představili první fotonický křemíkový kvantový simulátor. Kvantový simulátor je vlastně takový kvantový počítač, který je omezený na řešení například konkrétního typu rovnice, která reprezentuje třeba interakci molekul. Jeho výhoda je, že je v jistém smyslu jednodušší než univerzální programovatelný kvantový počítač a pro danou úlohu i zpravidla rychlejší. Zde vědci demonstrovali první prototyp, který je schopný simulovat zjednodušený hamiltonián (hamiltonián je rovnice, která popisuje energetický stav nějakého kvantového systému a popisuje jeho vývoj). Navíc zde z velké části pro výrobu čipu použili klasickou CMOS technologii pro křemíkové čipy. Tento úspěch jen potvrzuje silný vzestup fotoniky jako technologie takové.
První fotonický křemíkový kvantový simulátor na čipu
SEEQC je startup, který pracuje na systémech pro řízení qubitů v kryogenickém prostředí. V případě řízení qubitů v kryostatu je jedna z cest vyvést koaxiální kabely ven. To je dnes nejčastější přístup, ale velmi špatně škálovatelný, například kvůli množství kabelů, které vám tam navíc vedou teplo a chlazení je tím náročnější. Další přístup jsou kryogenické CMOS čipy (například Intel nebo Microsoft), které mohou pracovat v „horních“ patrech kryostatu, kde nejsou milikelviny, ale třeba jednotky až desítky kelvinů. SEEQC jde na to jinak a vyvíjí přímo supravodivé klasické čipy, které by řídily přímo ty kvantové a byly by blíže k nim, nebo přímo u nich. Nyní oznámil spolupráci s Nvidií, kde používají jejich supervýkonný CPU/GPU čipset Grace Hopper. Ten je propojený vysoce propustnou linkou na supravodivý řídicí čip. Takováto multičipová konfigurace je nejen velice dobře škálovatelná, ale řízení qubitů je mnohem rychlejší a i prodlevy jsou menší, tedy můžete využít lépe omezenou krátkou dobu koherence vašich qubitů.
Jedním z nových příspěvků na poli kryogenických řídicích CMOS čipů je od organizace IMEC.
Společnost IonQ na konferenci Quantum World Congress představila dvě svá nová řešení, která jsou zcela implementována v racku, a tedy jsou určena, aby běžela v datacentrech u zákazníků, tzv. on-premise. Prvním je IonQ Forte Enterprise #AQ35 (tzv. algoritmické qubity. Jedná se o jakousi metriku počtu užitečných qubitů na základě schopnosti provést vybrané algoritmy na daném kvantovém procesoru. IonQ tak už většinou neudává počet fyzických qubitů hned na první dobrou). Druhým je IonQ Tempo s výkonem #AQ64 (v tomto případě je počet algoritmických qubitů roven počtu fyzických qubitů). Pro připomenutí, IonQ pracuje na kvantových čipech na bázi uvězněných iontů.
Vizualizace on-premise řešení IonQ zvané IonQ Tempo
Kvantové sítě
Jedním z úzkých hrdel pokročilých kvantových sítí, tedy kde pracujeme s kvantovým provázáním, jsou kvantové opakovače. Vlastně se jedná o kvantovou analogii klasického zesilovače na optických kabelech. Avšak fyzikálně funguje zcela odlišně a k jeho funkci potřebuje například i kvantovou paměť. A to je oblast výzkumu, která toho má ještě hodně před sebou. Nicméně pokroky se dějí a nyní například výzkumníci z MIT a Harvard University demonstrovali právě takový kvantový opakovač s kvantovou pamětí na bázi NV center v diamantech. K praktickému použití to má ještě daleko, ale je to důležitý krůček.
Lucemburský startup LuxQuantum začal na AWS marketplace nabízet svůj produkt NOVA LQ, což je kvantová distribuce klíče (QKD) se spojitou proměnnou. Jejich řešení navíc může běžet na klasických optických vláknech, kde je již klasický optický provoz. Výhodou spojité proměnné je, že nepotřebujete detektor jednotlivých fotonů, ale jenom koherentní detekci pomocí klasických fotodiod. Důvod, proč je to na AWS je, že NOVA LQ nabízí integraci s AWS Elastic Cloud Compute (EC2) instancemi.
Kvantová bezpečnost
Kvantově odolné šifrování (PQC) je na silném vzestupu. Nyní společnosti IBM Quantum, Microsoft, MITRE, PQShield, SandboxAQ a University of Waterloo založily koalici PQC Coalition, jejímž cílem je urychlit globální přijetí a implementaci kvantově odolného šifrování. Klíčové oblasti, na které se zaměří, zahrnují rozvoj standardů relevantních pro přechod na PQC, vytváření technických materiálů na podporu vzdělávání a rozvoje pracovních sil, tvorbu a ověřování kódu s otevřeným zdrojovým kódem (open source) v produkční kvalitě, implementaci kódu odolného proti postranním kanálům (side channel) pro průmyslové nasazení a zajištění kryptografické agility.
Kvantový byznys, investice a granty
Toshiba otevřela své centrum QKD Quantum Technology Centre za 20 milionů liber v Oxfordu. Cílem centra bude výroba QKD systémů, které již Toshiba má v portfoliu, ale i vývoj QKD integrovaného do čipu nebo tzv. twin-field QKD.
Jižní Korea na kvantovky šlape obrovským způsobem. Po uzavření různých forem spoluprací s QuEra, IonQ, IBM, Quantum Machines nebo Xanadu nyní spolupráci uzavřela IQM, což je evropský výrobce supravodivých qubitů, a společnost Norma, tedy jeden z největších expertů na kyberbezpečnost v Koreji.
ParTec je německý startup, který se pozicuje jako integrátor kvantových počítačů, jejichž cílem je mít modulovatelné řešení, které bude qubit-agnostické. Ten nyní investuje pět milionů eur do nového zařízení na sestavování a testování kryogenických a jiných systémů pro kvantové počítače. Jeho cílem na příští rok je představit první kvantový počítač.
- 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