TLDR: O symbolický praktičtější (-ish) krok kupředu pokročil rok 2025 na poli kvantových počítačů. Po kvantových úlohách spíše nepraktických totiž začaly kvantové počítač zvládat kvantové úlohy, které by už mohly mít praktické využití…

Zpráva níže vyšla v průběhu roku 2025, nyní je republikována v rámci série Rok 2025 ve vědě.

V nelehkých časech se můžeme uklidňovat alespoň tím, že nás jednou čekají rychlejší počítače a hezčí hry! A na tomto (sebeklamném – stejně pak nebudete mít čas je hrát) poli nás již od roku 2019 na mozku lechtá pojem „kvantová nadvláda“.

To je označení pro okamžik, kdy kvantový počítač už dokážou vyřešit určitý, specificky zvolený problém výrazně rychleji (v řádu minut či hodin místo tisíců let) než nejlepší klasický superpočítač běžící na jedničkách a nulách. Rok 2025 byl přitom v překonání kvantové nadvlády prozatím nejpřelomovější!

„Nečetl jsem o tom už kdysi?“

Nojo. Stejně jako kvantové počítače, i kvantová nadvláda je poněkud rozmlžený pojem. Technicky vzato se tenhle demonstrační milník podařilo překonat již v roce 2019. A poté i několikrát poté. Problém je, že doposud obvykle šlo o překonání milníku pro u úloh bez praktického využití, jako třeba u Google v roce 2019 s jejich procesorem Sycamore.

To v praxi znamená, že vědátoři navrhnli nějaký typ specifického problému primárně pro kvantočítač – u milníku z roku 2019 tak šlo o náhodné generování vzorků z kvantového obvodu (alias Random Quantum Circuit Sampling), což je logicky úloha pro kvantové procesory přirozená, ale pro klasické stroje výpočetně extrémně náročná.

Až doposud tak bylo překonávání kvantové nadvlády tak trochu jako kdybyste v roce 1895 tvrdili, že vaše auto je lepší než kůň, protože po natankování benzínem ujelo víc a rychleji, než kůň poté, co jste i do jeho žaludku natankovali stejné množství benzínu…

To je samože poněkud nefér, poněvadž postupně se za posledních 6 let i tyto velmi specifické (a velmi nepraktické) úlohy začaly blížit víc k tomu, co bychom od kvantočítačů chtěli: simulace fyzikálních (ergo i kvantových) jevů, ale nikoliv jen tak pro prdel, nýbrž jako součást simulací léků/drog/vesmíru!

„Co se v roce 2025 změnilo?“

Konečně lze říct, že doposud proprdelové úlohy překonaly bod, kdy se z nich stávají prolékovědrogovesmírné úlohy! Experiment popsaný v listopadu v časopise Nature použil algoritmus Quantum Echoes, který simuluje chování propletených kvantových částic – systémů tak složitých, že klasické počítače by na jejich výpočet potřebovaly roky. Kvantový čip v experimentu výpočet provedl během několika minut.

Princip výhody spočíval v „obrácení času“ – systém se spustil vpřed, lehce narušil a pak se proces otočil zpět. Z takto vzniklé „kvantové ozvěny“ dokážou vědci získat informace o šíření dat v chaotickém kvantovém prostředí rychle a relativně snadno! A pořád jde samože o pokus navržený spíše pro kvantočítače, leč tentokrát už se blíží něčemu praktickému!

Podobné korelace a entanglement lze využít jako zdroj výpočetní „výhody“ v úlohách souvisejících s optimalizací, rozhodováním, fyzikálními simulacemi nebo bezpečnou komunikací/kryptografií. Ani rok 2025 tedy nepřinesl jeden konkrétní zlomový & jasně hmatatelný experiment – jako třeba simulaci Velkého třesku nebo léků proti rakovině – je ale zároveň rozhodně znát, že na cestě k tomuto cíli děláme kroky kupředu…

Realita je složitá a nepříjemná, echt vzdálená od reklamních slibů grantových žádostí – ale mírný pokrok kupředu v mezích zákona to reálně je! A to je víc, než v roce 2025 lze říct o mnoha jiných oborech a tématech!

„Něco jiného stran kvantočítačů tam není?“

Současně rok 2025 přinesl posun od heroických experimentů k nudné, ale zásadní inženýrské práci. Zlepšuje se fidelity qubitů, stabilita čipů, metody korekce chyb a hybridní přístupy, kde kvantový procesor řeší jen to, na co má talent, a zbytek nechává klasickému počítači.

Taky tady se rodí „praktická kvantová nadvláda“ – ne v tom, že kvantový počítač vyřeší všechno, ale že v úzce vymezených úlohách zrychlí simulaci molekul, materiálů, optimalizačních scénářů nebo senzorických měření natolik, že to začne dávat ekonomický i vědecký smysl. Kvantová revoluce tak možná nebude revolučním výbuchem, ale tichým plíživým pokrokem…

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]