Qubity: Pokrok v řízení supravodivých qubitů, sebetestování kvantové sítě, rychlejší QKD

Kvantové počítače

Asi každý pravidelný čtenář těchto novinek si všiml, že čím dál více píšu o hybridních výpočtech a těsné integraci kvantových počítačů s HPC. Ona to je vlastně oblast, kde Evropa je trochu před USA. O tom, jak takové hybridní QHPC budují v Leibniz QIC, si můžete přečíst tady.

Již párkrát jsem psal o tom, že japonský RIKEN pracuje na kvantových počítačích. A právě kvantový počítač od výzkumníků z RIKEN bude dalším národním Japonským kvantovým počítačem, který bude přístupný japonské akademické, ale i komerční sféře. Dosud tam mají 27qubitový procesor od IBM. Ale na konci března RIKEN zpřístupní svůj procesor. Jedná se o 64qubitový stroj na bázi supravodivých qubitů a bude součástí superpočítače Fugaku.

Supravodivý kvantový počítač s 64 qubity

Autor: RIKEN

SEEQC představil nový kvantový procesor SEEQC System Red. Ten je na bázi supravodivých qubitů. Zajímavé je, že součástí je řídicí čip SFQ. Tedy kvantový čip a řídicí čip tvoří jeden velký čip. To je milník v několika směrech. Když si vzpomenete na obrázky kvantových počítačů od IBM nebo Google, dominují tam dráty, hodně drátů – koaxiálních kabelů. Obvykle, každý supravodivý qubit potřebuje alespoň dva nebo tři kabely. Ty obvykle vedou ven, kde je generátor mikrovlnných vln, které qubit řídí. Takže už jen pro 100 qubitů mluvíme o 200 až 300 kabelech vedoucích z kryogeniky ven a naopak přinášející teplo z venku dovnitř, a jsou zde tedy větší nároky na kryogeniku. A co pak tisíc a více qubitů? Takže řídicí čip uvnitř je skoro jediná cesta. Avšak tento typ čipů není úplná novinka, Intel, Microsoft, Raytheon a další na nich také pracují již nějaký čas. Jedná se o takzvané cryoCMOS čipy. Ty ale pracují při teplotách dva až tři kelviny. Jsou tedy v kryogenickém systému o něco výš, ne přímo u kvantového čipu, kde máme milikelviny. Takže stále tam máte uvnitř kryogeniky kabeláž. A navíc CMOS docela generují teplo. A zde přichází SFQ. Ten využívá, podobně jako kvantový procesor, rovněž supravodivé obvody (nicméně klasickým způsobem, nevyužívá žádné kvantově-mechanické záležitosti jako superpozice či provázání), a tím pádem pracuje i při milikelvinech. SEEQC to zatím testoval na osmi qubitech, ale pracuje na čipu pro 64 qubitů. A nepřekvapivě je takový kvantový čip rychlejší. Výborná práce.

SEEQC SFQ Control Chip

Autor: SEEQC

OVH kupuje fotonický kvantový procesor od startupu Quandela, který na začátku bude mít dva qubity, ale bude upravitelný až na 12.

Kvantový software

Docela populární framework PennyLane od Xanadu uvedl v betatestovacím režimu svůj kompilovací framework Catalyst. Jedná se o kompilátor zaměřený hlavně na hybridní výpočty a momentálně podporuje různá CPU a vybrané simulátory kvantových počítačů.

S ohledem na současnou situaci ve finančním světě (pád Silicon Valley Bank) získal na pozornosti článek, který popisuje, jak by pomocí kvantového počítače šlo předpovídat právě pády finančních institucí a předcházet následným domino efektům.

Na blogu Qiskit najdete moc pěkný příspěvek o Ewin Tang. Ewin je dnes velmi uznávanou odbornicí na kvantové algoritmy, která má renomé takzvané dekvantizující dámy. V několika svých článcích demonstrovala, že některé kvantové algoritmy neposkytují žádnou, nebo ne tak velkou, jak je tvrzeno, výhodu proti klasickým řešením, a to hlavně v oblasti kvantového strojového učení a AI. Avšak není úplně „padouch“. Když narazí na oblast, kde by naopak kvantové algoritmy mohly mít nějaký potenciál, také to zvýrazní a další to pak rozvíjejí. Doporučuji si tento článek o ní a její práci přečíst.

Matematický software MATLAB získává oficiální podporu pro kvantové počítání včetně možnosti posílat kvantové obvody na Amazon Bracket.

Kvantové sítě

Výzkumníci v čele z CNRS v Nature publikovali článek ohledně sebetestování kvantové sítě. Jedná se o protokol, který na základě dotazů umí vyhodnotit, zda účastníci v kvantové síti pracují tak, jak mají. Tedy, kvantovou síť můžete brát jako black box a tímto způsobem ji certifikovat, případně testovat nově přidané účastníky.

Zpravodajská služba v Jižní Koreji se chystá zahájit screening a autorizační postupy týkající se kvantové komunikace a kryptografie. Jinak řečeno akreditace. Otevírá to tedy cestu použít schválené produkty pro reálné nasazení i na kritickou či citlivou infrastrukturu. Nejdříve začnou s kvantovými generátory náhodných čísel (QRNG). Pak asi budou následovat PQC a QKD, kde je Jižní Korea docela daleko a její přístup k tomu je vzorem pro ostatní.

ID Quantique společně s University of Geneva dokázali vylepšit jednofotonové detektory na bázi supravodivých nanovláken faktorem 20. Konkrétně se dokázali dostat na rychlost 64 Mb/s na 10 kilometrů a 3 Mb/s na 102,4 kilometru s chybou 0,4 procenta. To je pětinásobné zlepšení v rychlosti a desetinásobné zmenšení chybovosti. Takové rychlosti se už začínají blížit k něčemu praktickému. Snad jen dodat, že tento typ detektoru potřebuje kryogeniku. Více o detektoru i tady.

Jednofotonový detektor na bázi supravodivých nanovláken

Autor: University of Geneva

Kvantové technologie

Tým výzkumníků z Colorado State University přišel s novým algoritmem zvaným „super deconvolution imaging“. Jedná se o algoritmus kombinující korelační funkce z klasické a kvantové optiky. Ve výsledku algoritmus poskytuje mnohem lepší obraz s vyšším rozlišením, rychleji a spolehlivěji.

Kvantový byznys, investice a granty

Tady v tomto článku se zamýšlí, jestli a jak kvantový průmysl může ovlivnit současná vlna propouštění v IT.

Vláda Velké Británie měla oznámil desetiletý plán na podporu výzkumu a vývoje kvantových počítačů v zemi v hodnotě 2,5 miliardy liber. Samotná strategie je k dispozici zde. Dokument shrnuje současný stav a schopnosti, definuje nové dlouhodobé cíle a popisuje, jak jich dosáhnout. Jenom závidím.

Cisco otevřelo svou novou laboratoř Cisco Quantum Lab v Santa Monice.