V polovině června byl za virtuální účasti kancléřky Angely Merkelové, ministryně výzkumu Anji Karliczekové a předsedy vlády Bádenska- Wür t temberska Winf r ieda Kretschmanna představen veřejnosti počítač s názvem IBM Q Systems One. Angela Merkelová, která se připojila z Berlína, popsala kvantový počítač jako „zářící vlajkovou loď“ Německa. Celý rok pracovali inženýři z IBM v Americe i na místě samotném na jeho nastavení. Jak jsme referovali koncem loňského roku, potřebuje Evropa vlastní stroj.
Novináři oněmělí obdivem Reportéři referovali o slavnostním uvedení zařízení do provozu obdivně a s patřičnou úctou. Když se zvedla opona, uviděli elegantní vzduchotěsnou černou skleněnou krabici o rozměrech 2,5 × 2,5 m. V ní jsou ve válci uloženy všechny součásti tohoto „zázraku“ – kvantového počítače. Příslušenství, které přeměňuje kvantový počítač na funkční výpočetní stroj, tedy klávesnice, kabely, zdroje napětí, rozhraní, úložiště dat a chladicí systém, není na první pohled vidět a je decentně uloženo stranou. Díky americkému počítači, který používá subatomární částice k provádění miliónů výpočtů v mikrosekundách, se Německo stalo uchazečem globálního závodu ve vývoji technologie nové generace zvané kvantové výpočty. „Pokud jde o výzkum kvantových technologií, Německo patří k nejlepším na světě a my chceme mezi nimi zůstat,“ řekla německá kancléřka během slavnosti. „Jsme uprostřed velmi intenzivní soutěže a Německo má v úmyslu mít v tomto oboru důležité slovo.“ Evropa, Spojené státy a Čína jsou konfrontovány s konkurencí v tom, kdo může stavět a využívat nejvýkonnější počítače. Kvantová technologie, i když je ještě v plenkách, slibuje provádět dříve nemožné výpočty rekordní rychlostí. Německo doufá, že kvantové výpočty podnítí inovace v průmyslu – od dopravy a životního prostředí po zdravotnictví. Zatímco tradiční počítače zpracovávají bity informací s hodnotami 1, nebo 0, známé jako binární kód, kvantové počítače jsou schopné zpracovávat bity, které mohou být 1 a 0 současně, což zrcadlí chování subatomárních částic. Tyto kvantové bity, známé také jako qubits, mohou provádět výpočty mnohem, mnohem rychleji.
K dispozici vědě i průmyslu Počítač IBM, který je provozován pod záštitou Fraunhoferovy společnosti, má být k dispozici univerzitám a výzkumným ústavům, ale především průmyslu. Uživatelé budou moci přistupovat ke kvantovému počítači prostřednictvím cloudu, programovat jej pro své účely a provádět odpovídající výpočty. Očekávání jsou velká. Protože kvantový počítač počítá podle pravidel kvantové fyziky, měl by být schopen zpracovat mnoho úkolů rychleji, než dokáže běžný počítač. Vědci a společnosti budou moci vyvíjet a testovat své kvantové algoritmy a získávat nové odborné znalosti. Politici i vědci doufají, že tato technologie přinese ekonomicky výrazný dopad, pokud bude aplikována na ekonomiku. Například autonomní auta by se mohla naučit jezdit bezpečněji a rychleji. V loňském roce Berlín ohlásil (údajně také z iniciativy fyzičky Merkelové, která si udělala doktorát s prací o kvantové chemii) investici do kvantové technologie ve výši dvou miliard eur po dobu pěti let. Navíc může také využít fond Evropské komise pro kvantové technologie v hodnotě jedné miliardy eur. Kancléřka Merkelová přesto uznala, že Evropa je pozadu a je třeba to dohnat. „Kvantové výpočty mohou hrát klíčovou roli v našem úsilí o získání technologické a digitální suverenity,“ uvedla. „Samozřejmě nejsme jediní, kdo si uvědomil, že tomu tak je. USA a Čína už investovaly enormní částky peněz.“ USA a Čína v současné době drží nejvíce patentů na kvantové počítače a technologie. Čínská vláda vynakládá na kvantový výzkum podle některých pramenů nejméně 2,5 miliardy dolarů ročně. A už vláda prezidenta Donalda Trumpa v roce 2018 vyčlenila 1,2 miliardy dolarů na kvantový výzkum jako součást zákona o národní kvantové iniciativě. Loni Trump schválil pro letošní rozpočet doplňující investice pro tuto oblast ve výši dalších 237 milionů USD. K tomu přistupuje fakt, že jak USA, tak Čína počítají v rozvoji kvantových technologií se svými technologickými giganty, včetně koncernů Alibaba, IBM a Microsoft. Uprost řed napjatých diskusí v Evropě o tom, kdo řídí průmyslová data, bude skupina výzkumných ústavů Fraunhofer-Gesel lschaf t ukládat a zpracovávat data produkovaná počítačovými datovými centry IBM v Německu. „Objednávky budou zasí lány do kvantového počítače a mohou být dále zpracovávány v tradičních počítačích kvůli ochraně dat. Kvantový počítač bude provozován podle německých zákonů,“ uvedl při zahájení Reimund Neugebauer, prezident společnosti Fraunhofer-Gesellschaft. Řekl také, že institut již uzavřel partnerství se společnostmi a univerzitami, které budou počítač používat, ale nejmenoval je.
Špičková technologie, které sotva kdo rozumí Kvantový počítač má změnit svět. Oficiálně nazývaný Q System One má bezesporu „enormní inovační potenciál“, jak uvedla kancléřka, a je jedničkou. Na rozdíl od běžných zařízení však kvantové počítače nejsou vhodné pro všeobecné úlohy. Svou magii využijí pouze na úkolech, které mají speciální matematickou strukturu. Doposud však byly schopny vyřešit jen velmi málo náročných problémů. Slavným příkladem je otázka, která prvočísla se musí vynásobit, aby se získalo dané počáteční číslo. Tato aritmetická úloha je základem mnoha šifrování v síti. Normální počítače musejí pro uhádnutí klíče pracně zkoušet jedno číslo za druhým, což obvykle trvá mnoho let. V roce 1994 však Američan Peter Shor vyvinul algoritmus, který dokáže vyřešit problém pomocí kvantového počítače. Jednoho dne se tedy stroje mohly stát lamači kódů, které je třeba brát vážně. K tomu však musí být mnohem větší a spolehlivější. Tato technologie slibuje, že dokáže prolomit sofistikované šifrování, což ji dělá velice atraktivní především pro nejrůznější bezpečnostní složky. Dosud se však vědcům podařilo dosáhnout toho, aby kvantové počítače vyřešily náročný aritmetický problém jen několikrát. Například Google se dostal na titulní stránky novin v roce 2019, když oznámil, že jeho kvantový procesor Sycamore detekoval vzorce v řadách zdánlivě náhodných čísel za 200 sekund, zatímco dosud nejvýkonnější superpočítač Summit od IBM by na stejný úkol potřeboval 10 000 let. Konkurenční IBM okamžitě výsledky Googlu zpochybnila. Uvedla, že by její superpočítač úlohu vyřešil za dva a půl dne a přesněji. Navíc šlo jen o výpočet, který je vhodný pouze pro testování kvantového počítače. Jsou myslitelné smysluplnější úkoly, o které by se společnosti také zajímaly, ale hardware k tomu ještě není dost dobrý. Například plnohodnotný kvantový počítač lze použít k simulaci chemických reakcí nebo výzkumu nových materiálů. A logistické společnosti by mohly zlepšit organizaci svých zásob. Zbývá však zjistit, zda lze stroje skutečně vylepšit a zvětšit v rozsahu, v jaký doufáme. „Jak velké budou nakonec účinky této technologie, zatím není jasné,“ říká odborník na kvantové počítače Andreas Wallraff z Technické univerzity ETH Curych. Kvantové počítače totiž zatím fungují pouze ve vakuu a při teplotách kolem −273 °C. To platí i pro model od IBM v Ehningenu. Obrovská trubka visící ze stropu, to je chladicí komora pro futuristický počítač. Uvnitř pracuje 27 qubitů. Ty mohou počítat 0,1 milisekundy, pak se křehké spojení mezi nimi ztratí. Z mezinárodního hlediska je to kvantový počítač vyšší střední třídy. Stejná verze se již několikrát používá po celém světě; jen v americkém státě New York IBM provozuje několik strojů. Na druhé straně v Evropě v současné době neexistuje žádný srovnatelný hardware, ale existuje několik laboratoří, které provozují poněkud menší kvantové počítače s až 17 qubity pro výzkumné účely, například v nizozemském Delftu nebo na ETH v Curychu. Nicméně všichni němečtí odborníci jsou spokojeni s kvantovým počítačem, který byl nyní uveden do provozu. Koneckonců, americká skupina má silné ekonomické zájmy a chce například zavést svůj programovací jazyk pro kvantové algoritmy. Podobný výpočet následovala cloudová služba spuštěná v roce 2016, kterou mohou vědci z celého světa použít pro přístup ke kvantovým počítačům od IBM v USA. Německo ovšem vyvíjí také vlastní kvantový počítač. Na tomto projektu mimo jiné pracují výzkumné centrum Jülich a mnichovské Quantum Valley. I tam se prozatím zásobili technologiemi ze zahraničí, z Francie a Rakouska. Tímto způsobem mohou němečtí vědci z vědy a průmyslu pracovat na softwaru pro kvantový počítač zítřka. První kvantový počítač s 50 kvantovými bity (qubity) chce Německo postavit do roku 2024. IBM uvedla, že systém v Ehningenu dokáže zpracovat 27 kvantových bitů nebo qubitů současně. Nicméně Martin Jetter, předseda společnosti pro Evropu, Střední východ a Afriku, uvedl, že IBM si klade za cíl mít stabilní kvantový počítač schopný zvládnout do roku 2023 více než 1 000 qubitů. /Karel Sedláček/
