kvantové počítače

Předběžná studie firmy Alice & Bob odhaduje, že kvantový počítač s 22 593 takzvanými kočičími qubity by mohl rozložit klíč RSA-2048 zhruba za 3,14 dne. Výpočet vychází ze Shorova algoritmu a předpokládá výrazné zlepšení korekce chyb i stability qubitů. Propojení deseti takových strojů by podle autorů zkrátilo čas na přibližně 1,25 hodiny. Současná technologie je však od těchto parametrů vzdálená: podobně velký funkční kvantový počítač neexistuje a odhady stojí na dosud neprokázaných předpokladech. Studie, která ještě neprošla recenzním řízením, upozorňuje na potřebu včasného přechodu k postkvantovému šifrování.

Výzkumníci IBM propojili dva 120qubitové supravodivé čipy čtyřmi kabelovými spojkami a při přenosu kvantových stavů dosáhli průměrné přesnosti 99 procent, maximálně 99,29 procenta. Propojky dlouhé 80 centimetrů přenesly také kvantové provázání a vykázaly nízké energetické ztráty i odolnost při opakovaném zahřívání a chlazení. Modulární spojování více čipů je považováno za praktičtější cestu ke zvětšování kvantových počítačů než soustřeďování stále většího počtu qubitů na jediný čip. Technologie zatím vyžaduje další zlepšení, mimo jiné kvůli magnetickému rušení. Studie dosud neprošla recenzním řízením; IBM ji označuje za krok k cíli vytvořit do roku 2029 kvantový počítač odolný vůči chybám.

Korejští fyzici navrhli, že dřívější optický experiment mohl nechtěně realizovat takzvaný časový qubit. Nejde o cestování časem, ale o kvantový stav, v němž může proces současně probíhat ve dvou opačných časových směrech. Metoda využívá provázané páry fotonů ze dvou krystalů a změnou fáze laserového světla obrací řízenou část kvantové interakce. Společný koherentní zdroj navíc umožňuje, aby se oba směry dostaly do superpozice a interferovaly. Závěr vychází z nové interpretace dat včetně měření z roku 2018 a zatím jde o preprint bez recenzního řízení. Specializovaný experiment by mohl prověřit možné využití pro kvantové výpočty a korekci chyb.

Američtí vědci předvedli na 156qubitovém procesoru IBM Quantum Heron princip průběžné korekce chyb, která je nezbytná pro škálování kvantových počítačů. Systém střídal operace záměrně šířící poruchy s měřením a resetováním qubitů. Pořádek v soustavě se obnovil ve chvíli, kdy kontroly a resety tvořily více než polovinu operací. Výsledky z téměř 5 000 operací naznačují skutečný kvantový přechod mezi chaotickým a řízeným stavem, nikoli náhodný jev malého obvodu. Technologie zatím nepředstavuje hotovou opravu chyb pro praktické stroje, ale ověřuje důležitý mechanismus zpětné vazby pro budoucí odolné kvantové výpočty.

Výzkumníci navrhli hybridní architekturu kvantových počítačů, která spojuje běžné qubity s mikrovlnnými rezonátory uchovávajícími elektromagnetické pole. Rezonátory by mohly účinněji napodobovat bosony, tedy částice a kvazičástice důležité pro světlo, vibrace materiálů či supravodivost. Současné systémy potřebují pro podobné simulace mnoho qubitů, což zvyšuje chybovost a nároky na hardware. Hybridní přístup by podle modelů mohl snížit potřebné výpočetní zdroje až tisícinásobně a fungovat i s přesností bran blízkou dnešním zařízením. Metoda by mohla pomoci zkoumat například nové materiály, vysokoteplotní supravodiče, přenos energie v rostlinách nebo vazby léčiv na biologické cíle.

Tým Googlu na kvantovém procesoru Willow experimentálně ověřil metodu označovanou jako kultivace magických stavů. Tyto stavy jsou potřebné pro náročné kvantové operace, jejich příprava však bývá zdrojem chyb a vyžaduje mnoho hardwarových zdrojů. Nový postup snížil chyby při přípravě přibližně čtyřicetinásobně a dosáhl věrnosti nejméně 99,99 procenta, byť při nejpřísnějších pokusech uspělo jen asi 8 procent výsledků. Vědci také vyvinuli měřicí postup kickback tomography, protože původní měření zkreslovaly drobné výkyvy laboratorních podmínek. Ukázali rovněž přenos připraveného stavu do většího kódu pro opravu chyb, i když tento krok zatím přinesl další chyby.

Americké ministerstvo obchodu schválilo až miliardu dolarů pro Anderon, kvantovou slévárnu založenou IBM v Albany ve státě New York. IBM přidá další miliardu dolarů v hotovosti a poskytne technologické know-how, majetek i odborníky. Podnik využívá linku pro 300milimetrové wafery a chce vyrábět čipy nejen pro IBM, ale i pro externí vývojáře bez vlastních továren. Automatizace má zrychlit vývoj, zvýšit složitost obvodů a omezit výrobní odchylky, které snižují výtěžnost supravodivých qubitů. O služby jedná například Rigetti, jež očekává především stabilnější výrobní proces. Anderon plánuje první dodávky externím zákazníkům do konce roku, jeho úspěch však bude záviset na prokázané kvalitě čipů a dlouhodobé poptávce.

Procesor IBM Nighthawk r2 vytvořil milion vzorků náhodného kvantového obvodu za 19 sekund. Podle odhadu autorů by simulace stejného úkolu na superpočítači Frontier zabrala asi 110 let, pokud by se použila zvolená metoda tensorových sítí. Experiment využil 61 ze 120 qubitů a běžel na běžně dostupné cloudové platformě IBM bez speciálního ladění. Výsledek má ukazovat takzvanou kvantovou výhodu u prakticky dostupného zařízení, nikoli definitivní nepřekonatelnost klasických počítačů. Odhad se může změnit s novými klasickými algoritmy a studie zatím vyšla pouze jako preprint bez odborného recenzního řízení.

Tým vedený Philipem Waltherem z Vídeňské univerzity poprvé předvedl provoz fotonického kvantového procesoru ve vesmíru. Zařízení vynesené v červnu 2025 na nízkou oběžnou dráhu přežilo silné vibrace při startu, sluneční rušení i postupné poškozování detektorů radiací. V zemském stínu vědci naměřili kvantovou interferenci fotonů, jejíž viditelnost dosáhla hodnoty 0,908, tedy nad klasickou mezí. Přístroj zatím nedokáže přímo zpracovávat satelitní data, experiment ale ověřuje možnost budoucích kvantových systémů pro třídění a kompresi dat přímo na orbitě. Studie je zatím dostupná jako předtisk a neprošla recenzním řízením.

Finská společnost S-Transistors vyvíjí supravodivé tranzistory určené pro řídicí elektroniku přímo v extrémně chladném prostředí kvantových procesorů. Jejich nasazení by mohlo snížit počet kabelů vedoucích z okolní elektroniky do kryostatu, které přivádějí nežádoucí teplo a komplikují škálování systémů. Firma vyrábí Josephsonovy tranzistory řízené elektrickým polem na 150milimetrových křemíkových waferch postupem slučitelným s CMOS výrobou; využívá přitom grafenový kanál a hliníkové supravodivé elektrody. První multiplexery a demultiplexery chce uvést na trh v roce 2027. Do budoucna plánuje integrované obvody pro zesilování, paměť i další analogové a digitální řídicí funkce.