Kvantové počítače dosáhly v posledních letech rychlého pokroku. Na rozdíl od konvenčních počítačů nepracují na základě klasické fyziky, ale využívají zákony kvantové mechaniky. A i když technologie dosud nebyla komerčně využita, vize se postupně realizují.
Dosud byla bitva o „kvantovou nadvládu“ závodem mezi USA a Čínou. Mezi největší hnací síly klíčové technologie patří americké giganty, jako je Google a IBM, velké finanční prostředky však investují také čínské technologické společnosti Tencent, Alibaba a Huawei. St art-up IQM startuje Evropa nechce zůstat pozadu. Nyní se v evropském tisku objevují zprávy, že investoři vkládají naděje nejen do mnichovského Centra pro Quantum Science and Technology (MCQST), ale i do menších společností, jako je například IQM. Pod tímto názvem se skrývá start-up s pobočkami v městě Espoo ve Finsku a v bavorské metropoli. Zástupci projektu nyní oznámili, že na vývoj svého hardwaru získali dalších 39 milionů eur. „S penězi můžeme urychlit vývoj našich strojů a školit další talenty,“ říká o tomto kole financování německý spoluzakladatel a generální ředitel Jan Goetz (34). Celkově nyní finanční prostředky investované veřejnými a soukromými dárci do jeho založení dosahují 71 milionů eur. Velkou měrou přispěla finská vláda.
Vynořuje se však otázka, zda dokáže start-up, který je sotva dva roky starý, držet krok s velkými společnostmi.
Faktem je, že v neposlední řadě izolace od pokroku v kvantové technologii otřásla evropskou politikou. Předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen chce vést Evropu k digitální suverenitě. K tomu členské státy rovněž potřebují ve svých superpočítačových centrech vlastní kvantové počítače, které mohou provádět mnohem složitější výpočty než běžné počítače. A IQM by jejich vývoj mohl urychlit.
„IQM patří mezi špičky vývoje kvantového počítače,“ říká mnichovský investor do moderních technologií Thomas Oehl ze společnosti Vsquared, která investuje do tohoto start-upu již podruhé. „Finská univerzita Aalto, ze které byl IQM vyčleněn, je také jedním z mála ústavů kvantového výzkumu v Evropě, který je zcela nezávislý na financování velkých amerických technologických společností.“
Koncepce IQM je odlišná od amerického pojetí. Namísto vývoje kvantového počítače, který umí provádět všechny myslitelné výpočty, chce postavit samostatné stroje pro jednotlivé speciální aplikace. Generální ředitel Goetz vysvětluje: „Pokud postavíme své vlastní kvantové počítače například pro finančnictví, vývoj léků anebo strojové učení, nemusí být hardware tak silný jako univerzální počítač, ale plní stejný účel pro příslušnou aplikaci.“
První kvantový počítač s 50 kvantovými bity (qubits) chce IQM postavit do roku 2024.
V této souvislosti připomeňme, že vloni dosáhli vědci společnosti Google a Kalifornské univerzity v Santa Barbaře pokroku zvaného „kvantová nadřazenost“ (quantum supremacy). Jejich experimentální zařízení známé jako Sycamore dosáhlo svými 53 qubity kvantové nadvlády neboli převahy nad klasickými superpočítači.
Vývoj ve start-upu IQM ještě není tak daleko. „Naše stroje lze zatím použít ke dvěma věcem: k trénování nových talentů a řešení problémů ve fyzikálním a chemickém výzkumu,“ říká Goetz. „Talenty jsou zatím jedním z nejslabších zdrojů v oboru, je totiž příliš málo lidí, kteří studují kvantovou fyziku a mají přitom znalosti také s počítačovými technologiemi. Proto si je musíme sami vychovávat.“
Zisk by měl firmě IQM přinést prodej nejprve výzkumným laboratořím a superpočítačovým centrům. Potom budou následovat zákazníci z průmyslu. IQM v současné době hledá partnery z korporací a kvantových softwarových společností, aby mu pomohli přizpůsobit výslednou konstelaci kvantových počítačů IQM skutečným potřebám praxe. Mimo jiné jedná s jednou německou automobilkou.
Tento přístup vzbudil zájem i v Číně. „Izolace pro mě není jednou z evropských hodnot,“ říká Goetz o výhradách k účasti Číny v klíčových technologiích. „Samozřejmě se nevzdáváme kontroly a nedochází k žádnému odlivu technologie, chceme jen podnikat.“ Společnost Tencent je jedním z největších poskytovatelů cloudových služeb a kvantový výpočetní výkon lze prodávat prostřednictvím cloudu: „Tady v Mnichově bychom mohli mít počítač, pomocí kterého budeme moci vydělávat peníze v Číně.“
Quantum Valley Munich Němečtí vědci dosud většinou používali amer ickou kvantovou technologii, například prostřednictvím cloudových řešení. To by se mělo změnit. Vkládají velké naděje do německé federální vlády. Ta pro kvantovou technologii poskytuje stimulační balíček v hodnotě dvou miliard eur. Ministryně školství a výzkumu Anja Karliczeková už letos v srpnu oznámila: „Rozhodli jsme se, že příští rok budeme mít první kvantový počítač.“
Plán je však možná až příliš ambiciózní. Německé Federální ministerstvo hospodářství si dalo za cíl připravit technologii pro německý kvantový počítač do roku 2025. „To, co děláme nyní, rozhodne, zda si můžeme udržet průmyslovou kompetenci německé ekonomiky,“ řekl redaktorům listu Handelsblatt Thomas Jarzombek, zástupce ministerstva hospodářství pro digitální ekonomiku.
Ministerstvo hospodářství očekává, že kvantové počítače se mohou stát „hnací silou inovace a růstu“. Kromě výzkumných ústavů mají být do ofenzívy zahrnuty také společnosti jako dodavatel automobilového průmyslu Bosch, strojírenská firma Trumpf a hamburský výrobce čipů NXP. Zájem je obrovský: „Potenciál kvantových technologií změní senzory, počítače a jejich zabezpečení, jak je známe,“ řekl Jarzombek.
Od příštího roku budou moci odborníci z Fraunhoferových výzkumných ústavů provádět výzkum na kvantovém počítači v datovém centru IBM poblíž Stuttgartu. Německo ale nechce zůstat trvale závislé na dovozu technologií z USA.
Analytici společnosti Morgan Stanley předpovídají, že trh s kvantovými počítači se do roku 2025 zdvojnásobí na 10 miliard dolarů ročně. A to bude pravděpodobně jen začátek.
Z těchto důvodů se pozornost upíná na Cluster of Excellence mnichovského Centra pro Quantum Science and Technology (MCQST), který je tvořen více než 50 výzkumnými skupinami z oborů, jako je fyzika, matematika, informatika, elektrotechnika a chemie, které pokrývají všechny oblasti kvantové vědy a techniky od základního výzkumu k aplikacím. Cílem klastru je vývoj kvantových zařízení nové generace. Zároveň vytváří nové příležitosti pro mladé výzkumné pracovníky. MCQST se navíc snaží přilákat vědce z celého světa, aby se sešli v Mnichově, aby urychlili pokrok ve výzkumu a technologickém vývoji.
MCQST financuje Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) v rámci německé strategie excelence. Skládá se ze dvou nejúspěšnějších německých univerzit, Ludwig-Maximilians- Universität München (LMU) a Technické univerzity v Mnichově (TUM), stejně jako z mezinárodních renomovaných partnerských institucí Max Planck Institute of Quantum Optics, Walther-Meissner-Institute a Deutsches Museum.
Bavorská metropole si nárokuje titul Quantum Valley Munich.
NA CO SE MŮŽEME TĚŠIT?
Kvantové počítače mohou vyřešit problémy, které se dnes zdají neřešitelné. Úkoly, které by tradiční počítače řešily tisíciletí, by byly splněny během několika okamžiků. Výsledkem by mohly být například tolik potřebné vakcíny.
Očekávání německé ekonomiky jsou odpovídajícím způsobem vysoká. Například automobilka BMW chce pomocí této technologie simulovat složení baterií nebo optimalizovat práci robotů. V interakci s umělou inteligencí doufá ve významný pokrok v autonomním řízení.
Kvantovou technologii lze použít také pro přesné senzory nebo pro nastavení satelitních komunikačních systémů, které jsou zcela odolné proti chybám.
Dokud komerční využití není ekonomicky rentabilní, neobejde se bez státní investiční podpory. Se dvěma miliardami eur z balíčku hospodářských stimulů je Berlín v mezinárodním srovnání v dobré pozici. Americká vláda utrácí o něco méně, čínská naopak o něco více.
DOHNAT A PŘEDEHNAT
Nejprve však musí Německo a vlastně celá Evropská unie dohnat Američany. Všechny dosud dostupné kvantové počítače pocházejí z USA. Státní financování je také důležité proto, že kvantová technologie je problém relevantní z hlediska bezpečnosti, vzhledem k tomu, že kvantové počítače by mohly brzy dokázat prolomit jakékoli dosud používané šifrování.
Základní koncept kvantového počítače je znám již 20 let, otázkou však je, jak jej postavit. Někteří odborníci doporučují hybridní výpočetní systém, ve kterém jsou konvenční vysoce výkonné počítače doplněny kvantovými prvky. Výsledkem by mohlo být zařízení, které je nejen mnohonásobně výkonnější, ale také výrazně energeticky účinnější než předchozí superpočítače. Většina odborníků očekává, že univerzálně použitelné kvantové počítače budou k dispozici v horizontu 10 až 15 let.
Německá spolková vláda svým projektem přináší evropskému úsilí nový impuls. Evropská komise již v roce 2018 zahájila „Kvantovou stěžejní iniciativu“, jejímž cílem je podporovat a koordinovat práci výzkumných pracovníků v oblasti základů a aplikací, například v oblasti komunikace. Je na to vyčleněna zhruba miliarda eur na deset let.
Celkem 24 zemí EU se spojilo s Evropskou kosmickou agenturou za účelem vytvoření bezpečné komunikační struktury. Pro Evropu je to otázka suverenity.