Qubity: Kvantový rozjezd Nvidie, konkurence kvantovým počítačům, výhodné kvantové optimalizace

24. 3. 2024
Doba čtení: 4 minuty

Sdílet

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

Kvantové počítače

Japonské konsorcium firem a organizací jako RIKEN, NTT, Fujitsu a vyhrálo výběrové řízení japonské vlády na dodání kvantového počítače. Ten nabídne 64 supravodivých qubitů. Jedná se již od druhý kvantový počítač, tentokrát ale vyrobený doma (první je od IBM).

Finská IQM představila svůj cloud IQM Resonance. Jedná se v podstatě o podobný cloud, jako je IBM Quantum. Zatím na něm najdete dva kvantové počítače, a to IQM Deneb se šesti qubity (hvězdicová topologie) a IQM Garnet s 20 qubity (mřížková topologie). Každý s trochu jinými vlastnostmi a schopnostmi.

Nedávno jsem psal o osobním 30qubitovém kvantovém emulátoru Quokka. Tento projekt nyní spustil svou kampaň na Kickstarteru.

Kvantové algoritmy

O kvantových počítačích se povídá, že by kromě jiného měly poskytnout i nějakou výhodu pro optimalizační úlohy. Často jsou v této problematice uváděny algoritmy jako QAOA, VQE a další – zatím bez pořádného matematického důkazu. Nicméně vědci z Německa ukázali z čistě teoretického pohledu, snad asi poprvé, že některé typy optimalizačních úloh bychom opravdu mohli vyřešit lépe s kvantovým počítačem. Nicméně nedočkali jsme se teoretického důkazu o výhodnosti QAOA nebo jiných. Vědci naopak našli určité podobnosti některých optimalizačních úloh s úlohami v oblasti kryptografie a následně použili Shorův algoritmus, který poskytuje exponenciální výhodu. A snad do této úzké třídy, kde by toto mohlo fungovat, patří i problém obchodního cestujícího. To by mohlo být velké a mohlo by to dát větší legitimitu kvantovým optimalizacím. Samozřejmě, podobně jako pro louskání šifer kvantovým počítačem za pomocí Shorova algoritmu i tady pro optimalizace budete potřebovat velmi schopný kvantový počítač.

Nvidia v rámci GTC 24 představila několik kvantových novinek. Nvidia Quantum Cloud je sada mikroslužeb pro vytváření a testování nových kvantových algoritmů a aplikací v cloudu – včetně simulátorů a nástrojů pro hybridní kvantově-klasické programování. Dále cuQPC je nová knihovna pro akceleraci post-kvantového šifrování. CUDA-Q Academic pak jsou moduly pro výuku kvantových výpočtů pomocí CUDA Q. Japonský superpočítač pro kvantový výzkum ABCI-Q bude používat GPU od Nvidie, a to včetně Nvidia CUDA-Q. Je to až neskutečné, jak obrovsky se Nvidia v oboru rozjíždí.

Rozjezd Nvidie v quantum computingu

Rozjezd Nvidie v quantum computingu

Autor: Nvidia

Kvantová bezpečnost

Post-kvantový startup Qrypt se dostal k zajímavé zakázce u Nvidie, kde poskytne post-kvantové šifrování a kvantové generátory náhodných čísel pro lepší zabezpečení při přenosu pracovních úloh AI za použití Nvidia BlueField-3 DPU.

Ve Francii se rozjíždí projekt RESQUE (Thales, TheGreenBow, CryptoExperts, CryptoNext Security, ANSSI a Inria), jehož cílem je vyvinout post-kvantová kryptografická (PQC) řešení. Od vlády a EU na to dostali šest milionů eur. Konkrétněji by měli vyvinout PQC VPN řešení a hardwarovou akceleraci pro PQC.

Tuta Mail je další z řady společností, které nasadily PQC do svých produktů. Jedná se o TutaCrypt, což je hybridní algoritmus kombinující PQC a eliptické křivky. Na jednu stranu je fajn vidět, že PQC se rozjíždí. Mohl by však nastat problém, že se hybridní řešení zatím nestandardizuje a některé národní bezpečnostní agentury jej ani nebudou doporučovat/podporovat. To vede k tomu, že každý, včetně Applu, Signalu, Googlu a dalších, si vyvinou vlastní PQC hybridní systémy, které zpravidla vzájemně nejsou kompatibilní.

Kvantová konkurence

V tomto okénku se podíváme na konkurenci kvantových počítačů. V podstatě vždy srovnáváme kvantový počítač s tím klasickým a máme tendenci říci, že v momentě, kde kvantový udělá něco lépe, jsme dosáhli skutečné kvantové výhody, nebo dokonce nadvlády. Nicméně, možná, že v blízké budoucnosti to nebudou klasické počítače, s čím bychom ty kvantové měli srovnávat.

Jedním z konkurentů jsou počítače na termodynamickém přístupu a přirozených fluktuacích v materiálu. Hlavním průkopníkem je společnost Extropic. Tento typ počítače bude vhodný hlavně pro probabilistické AI algoritmy. Mají mít velkou výhodu nejen v oblasti výkonu, ale slibují mnohem menší spotřebu, která je dnes u moderních AI čipů jednou z hlavních překážek. Extropic nedávno dostal seed investici za 14 milionů dolarů.

Dalším konkurentem jsou laserové čipy, kde místo elektronů běhají laserové pulsy. Průkopníkem je izraelský startup LightSolver, který právě nyní představil LPU100, což je systém se sto lasery. Nejedná se univerzální procesor, ale spíše simulátor zvláště vhodný pro optimalizační úlohy. Na obrázku níže můžete najít porovnání řešení pro problém obchodního cestujícího pomocí systému LPU100 a Gurobi, který je považován za jeden z nejlepších klasických řešičů v této oblasti. LightSolver nyní nabízí předběžný přístup ke svému cloudu, který je schopný řešit optimalizační úlohy s až jedním milionem proměnných. Navíc LPU100 má velikost klasického PC a funguje při pokojové teplotě. Tohle vypadá na hodně těžkou váhu v konkurenci kvantovým počítačům.

LightSolver

LightSolver

Autor: LightSolver

Kvantový byznys, investice a politika

V Jižní Koreji vznikla tzv. „kvantová aliance“. Mezi pro nás nejznámější jména patří SK Telecom, ID Quantique, Nokia a další. Organizace se v rámci této aliance dohodly, že se zapojí do činností, jako jsou společné vyhledávání obchodních příležitostí, společný marketing, pravidelné konzultace veřejných a národních projektů a společné investice. ID Quantique je velmi aktivní v Jižní Koreji, je to také dáno tím, že SK Telecom vlastní značný podíl v ID Quantique.

A máme tu další ukázku „přecitlivělosti“ na kvantum a AI dohromady. Tady je článek Is OpenAI Opening Up To Quantum?, který spekuluje nad tím, jestli se OpenAI ve velkém pustí i do kvantových počítačů. Realita je však taková, že do OpenAI přešel jeden člověk, který dříve pracoval na kvantových počítačích. A vypadá to, že přešel ne dělat kvantové počítače v OpenAI, ale zkrátka proto, že obecně v AI platí mnohem lépe.

  • Chcete mít Lupu bez bannerů?
  • Chcete dostávat speciální týdenní newsletter o zákulisí českého internetu?
  • Chcete mít k dispozici strojové přepisy podcastů?
  • Chcete dostávat exkluzivní tištěný speciál Lupa 3.0?
  • Chcete získat slevu 1 000 Kč na jednu z našich konferencí?

Staňte se naším podporovatelem

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).