Když přijde na téma řeč, nejde v Aricomě opomenout Ivana Doboše. Muž, jenž má v popisu práce sledovat vývoj kvantových technologií a řešit jejich nasazování do firemní praxe, je ten, u koho se v Aricomě všechny informace k tématu sbíhají. A protože vývoj je rychlý, je načase podívat se, co už umíme teď a kam se to všechno ubírá.
„UNESCO vyhlásilo rok 2025 rokem kvantové vědy a technologií a není to náhoda. Zároveň Evropská unie 3. července schválila evropskou kvantovou strategii, jejímž cílem je, že se Evropa do roku 2030 stane světovým lídrem v této oblasti. Je pravda, že máme co dělat, ale je důležité, že jsme si tento cíl dali,“ říká Doboš a odkazuje na celý široký kontext. Velké ambice jsou totiž odpovědí na vlastní stud Evropy. Když se mluví o tom, že starý kontinent zaspal v oblasti vývoje čipů nebo umělé inteligence, další příležitost nechce pustit. Ani si to nemůže dovolit.
„V oblasti kvantových technologií je teď ten správný čas zabrat, ještě jsme všichni na stejné startovní čáře. Přecházíme už ale z fáze ‚one day‘ do fáze ‚day one‘,“ vytváří Doboš před očima situaci, kdy pomyslné formule túrují motor na startu a čekají na mávnutí kostkovaným praporem. Jen s tím rozdílem, že tady nikdo mávat nebude, závod už se jede.
Evropská kvantová strategie
Zmíněná unijní kvantová strategie má pět oblastí: výzkum a vývoj, kvantovou infrastrukturu, kvantový ekosystém, vesmírné, civilní a vojenské technologie a kvantové dovednosti. O každé z nich by se dalo mluvit hodiny, ale pojďme se zaměřit na ty nejzásadnější body.
„Dobrá zpráva je, že vědeckou základnu máme v Evropě velmi dobrou a objevuje se i řada startupů. Co je slabší, to je zatím elán firem do tvorby kvantové infrastruktury. Unie se snaží masově investovat, ale soukromé investice zdaleka nejsou takové jako v USA nebo v Asii,“ říká Doboš. V praxi se tak děje, že například firma IQM, která dodala před pár týdny první kvantový počítač do ostravského národního superpočítačového centra, sice pochází z Finska, ale poslední kapitálovou investici nedávno dostala ze Spojených států…
Když je řeč o superpočítačovém centru, to už jsme u infrastruktury, která se postupně buduje napříč celou Evropou. Peníze na tvorbu plynou hodně z projektových schémat Quantum Flagship a EuroHPC, ze kterých se technologie financují a umísťují teď dominantně právě do superpočítačových center. Cílem projektu EuroQCI je pak vybudovat celoevropskou síť pro bezpečnou kvantovou komunikaci.
Kolik qubitů je dost qubitů?
Tolik veřejnoprávní záležitosti. Další silný směr reprezentují firmy, které už teď zkouší první výpočty na strojích o výkonu několika desítek qubitů. Společnosti jako Airbus, Boeing nebo automobilky na nich dělají první simulace skutečných jevů. „Aktuálně jde o aplikovaný výzkum v praxi, všichni se na tom hodně učí. Stále ale žijeme v době označované jako NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), kdy dostáváme šumem zasažené výsledky. Počítači tedy nestačí úlohu poslat jednou, ale víckrát a pak statisticky vyhodnocovat na jiném, méně pokročilém stroji,“ vysvětluje Ivan Doboš.
Stávající výsledky vytváří technologie o výkonu několika desítek až stovek qubitů. Například ostravský stroj má 24 qubitů, komerčně se už běžně používají 50qubitové a vědecky i více než 100qubitové. ČVUT spustilo Kvantové inovační centrum a spolu s Akademií věd ČR a sedmi partnerskými univerzitami si koupilo pro vědecké účely přístup ke 127qubitové infrastruktuře IBM v cloudu. A třeba zmiňovaná firma IQM počítá s tím, že v roku 2027 bude schopna vyrobit počítač o 1 000 qubitech.
Kvantová éra za 3, 2, 1…
Ale zpátky ke zmíněnému šumu a chybovosti. Ta kdysi postihovala i dnes běžně používané počítače, hardware už ji ale několik desítek let umí detekovat a opravit. V kvantových počítačích se na tom teď pracuje. „Většina predikcí říká, že problém korekce chyb se nám povede vyřešit do roku 2028 nebo 2029. Ve velkém bychom tedy kvantové technologie mohli začít nasazovat někdy od roku 2030,“ ukazuje na velmi blízkou budoucnost Ivan Doboš a vypráví o tom, jak nové éra zrodí nové giganty.
V tuto chvíli existuje na celém světě asi 90 firem, které na vývoji kvantových počítačů pracují. Každá na to jde ale jiným směrem, využívá jiné částice a kvantové jevy a zatím se neví, který bude ten, jenž se prosadí. „Nejdál jsme v oblasti supravodičů, což je sféra, ve které byla letos udělena i Nobelova cena za fyziku. Nevýhodou ale je, že supravodiče fungují dobře jen za velmi nízkých teplot okolo 10 milikelvinů, tedy blízko absolutní nuly (−273,15 °C),“ naznačuje Doboš, že tahle cesta je sice zajímavá, rozhodně ale ne praktická. Možné proto je, že pomyslný technologický závod nakonec vyhraje někdo s úplně jiným přístupem.
Jisté naopak je, že budoucnost už je tady. A protože kvantové technologie s sebou nesou spoustu nových výzev (třeba prolomení v současnosti používaných šifrovacích standardů a nutnost vytvořit nové, bezpečnější) a zamíchají kartami v geopolitickém boji. Evropská unie na to reagovala vytvořením roadmapy pro přechod na postkvantovou kryptografii, která dává státům návod, jak si postavit metodiky, aby mohly přejít ze stávajícího šifrování na to nové. Do roku 2030 je tak například nutné, aby na postkvantovou kryptografii přešly všechny kritické systémy.
A s tím souvisí další velký úkol. Evropu i celý svět teď čeká nutnost vychovat si novou generaci informatiků, kteří celé technologické prostředí do nového světa převedou a budou schopni v něm vymýšlet nová řešení a vyvíjet nový software. Také rozvoj hardwaru a vývoj aplikací totiž projde zásadní změnou paradigmatu.