Supravodiče i fotonika – přístupy ke kvantovým technologiím se různí.
V uplynulém roce si prakticky nešlo nevšimnout, jak opět výrazně přibylo novinek týkajících se kvantových počítačů. Hlavním trendem byly přitom služby, umožňující přístup ke kvantovému počítání (ať už šlo o plnohodnotné nebo jednoúčelové kvantové počítače či emulátory) přes Internet/cloud. Tímto způsobem mohou s technologií stále častěji pracovat když už ne přímo běžní uživatelé, pak alespoň výzkumníci (i z jiných oborů), studenti a zaměstnanci některých podniků. Na ETH Curych byl také navržen jazyk Silq určený speciálně pro programování kvantových systémů (podobně existuje např. i Microsoft Q# a příslušné QDK).
Google, Intel či IBM pokračují ve vývoji kvantových procesorů/počítačů založených na supravodičích, s pevnými qubity. Objevilo se ale i několik pokusů o kvantové počítače fotonické, kdy např. v rámci čínského projektu kvantový systém Jiuzhang spočítal za 200 sekund úlohu, která by aktuálně nejrychlejšímu superpočítači (dle žebříčku Top500 Fugaku) zabrala odhadem 600 milionů let; tedy celkem přesvědčivý důkaz toho, co se označuje jako kvantová nadřazenost (nadvláda, supremacy).
Je ale třeba dodat, že šlo o speciální úlohu opět právě z oblasti fotoniky, nikoliv o obecný informatický problém. Jak se tedy zdá, kvantové počítače zatím slouží hlavně fyzikům a chemikům, obecně informatických problémů zatím mnoho nezvládly. Efektivních kvantových algoritmů r. 2020 nepřibylo. V praxi se využívají stále především optimalizační algoritmy na systémech D-Wave. A mimochodem, letos se v titulcích vědeckých studií prakticky přestal objevovat asi nejméně pochopitelný typ kvantového počítání, tzv. adiabatický systém.
V kvantových výpočetních systémech, jak jich přibývá, se dnes těžko orientovat. Jejich výpočetní síla se obvykle charakterizuje počtem qubitů, to je však pouze jeden z podstatných parametrů. Záleží na tom, kolik kvantových bitů v rámci výpočtu dokážeme opravdu propojit a jak je toto spojení spolehlivé – jak dlouho systém vydrží počítat, než dojde ke kolapsu. Zde se obvykle stále pohybujeme maximálně v milisekundách a dokonce se uvažuje o tom, že pro delší výpočet bude třeba kvantové počítače nejen chladit až téměř k absolutní nule, ale zavírat je i do speciálně izolovaného prostředí (třeba podobně jako v detektorech neutrin). K rozpadu kvantově propojených stavů totiž mohou stačit jak náhodné částice kosmického záření, tak i třeba velmi slabá radioaktivita nebo mechanické vibrace. Ale ještě zpět k otázce výkonu kvantových počítačů – právě kvůli tomu jejich obtížnému srovnávání se objevily první metriky/benchmarky (Atos Q-skóre), které se pokoušejí různé systémy porovnávat bez ohledu na konkrétní technologii, na základě jejich schopnosti skutečně řešit nějaké typizované úlohy.
Celkem plynule probíhá rozvoj další technologie, kvantového internetu. Ten však stojí spíše na kvantové kryptografii, respektive na naši schopnosti převádět různé typu qubitů a qubity a klasické bity mezi sebou. Samotné výkonné kvantové počítání zde není nutné.
Ve stále větší míře se využívá také technologie kvantových teček, tedy speciálně vytvořených míst umožňujících přesné ovládání elektronů.
Viz také: IT a věda v roce 2019: kvantová Fourierova transformace
(pokračování zítra)