Nepotřebuje roky, vše spočítá za minuty. Česko má první kvantový počítač

„Například rozklad prvočísel, což je základ kryptografie, zabere klasickým počítačům klidně i roky. Kvantové počítače se dostanou na minuty. V tom je ta obrovská změna, že dovede zrealizovat časově velmi náročné úlohy v poměrně krátkém čase,“ přiblížil běžným uživatelům schopnosti kvantového stroje Vít Vondrák, ředitel IT4Innovations.

Zdůraznil přitom, že kvantové počítače pracují na zcela jiných principech než ty klasické. Zatímco výsledkem řešení u běžného PC je jeden výsledek, u kvantového počítače je to obrovská škála všech možných řešení daného problému.

„A to, co je ještě významnější, že toho lze na kvantových počítačích dosáhnout v reálném časovém okamžiku. Zatímco u klasických počítačů mohou tyto úlohy trvat dny, měsíce, roky, tak tady se můžeme dostat opravdu na minuty nebo sekundy. To je obrovský rozdíl,“ vyzdvihl neuvěřitelný průlom v oblasti výpočetních schopností.

Na rozdíl od tradičních počítačů, které pracují s binárními bity, kvantové počítače využívají tzv. qubity. Ty umožňují manipulovat s kvantovými jevy, jako je superpozice a kvantová provázanost. Tato jedinečná vlastnost jim umožňuje efektivně řešit problémy, které jsou pro klasické počítače příliš náročné.

Mezi takové mohou patřit optimalizační úlohy pro řešení elektronické struktury nových materiálů, řízení dopravy či přístavů.

V současnosti jsou identifikovány další možnosti uplatnění, které lze najít téměř ve všech vědeckých oblastech. Mimo jiné v automobilovém průmyslu, při vývoji nových elektrických baterií, v energetice, finančnictví, farmacii, kvantové chemii, kryptografii, ale také v kvantovém strojovém učení a mnoha dalších.

Kvantové počítače mají potenciál dramaticky ovlivnit vědecký výzkum a technologický rozvoj ve všech oblastech, od fyziky a chemie po umělou inteligenci a bioinformatiku.

Podle Marka Lamparta, vedoucího laboratoře kvantových výpočtů je výkon kvantového a běžného počítače neporovnatelný. „Je to takový technologický skok, jako kdybyste používal na dopravu do kosmu parní lokomotivu a raketu. Parní lokomotivou se do orbitálního prostoru nikdy nedostanete. Raketa vás dostane na jiné oběžné dráhy,“ popisoval a dodal, že objasnit rozdíl mezi oběma technologiemi lze také tak, že zatímco klasický počítač čte jednu knihu, kvantový pročítá najednou rovnou celou knihovnu.

VLQ stál asi 125 milionů korun, přičemž polovinu uhradil společný evropský podnik pro vysoce výkonné počítání EuroHPC JU a druhou evropské konsorcium LUMI-Q, které bude počítač provozovat.

„Budeme ho využívat pro účely české výzkumné komunity a jsme připraveni poskytovat kapacity privátnímu i veřejnému sektoru,“ ujistil ředitel Vondrák s tím, že ostravský kvantový počítač nalezne uplatnění například v kryptografii, kde umožní výzkum nového typu šifrování, stejně jako v materiálovém výzkumu, kvantovém strojovém učení, vývoji léčiv, optimalizaci dopravy či v oblasti bezpečnosti a obrany.

„Dneska jsme ale na počátku, nemůžeme hned teď očekávat nějaké rozsáhlé, reálné aplikace, musíme být trošičku při zemi,“ poznamenal a prozradil, že jedna z prvních aplikací, kterou na kvantovém počítači připravují, se bude zabývat čištěním družicových snímků.

Zajímavostí prvního tuzemského kvantového počítače je, že zaplnil jednu celou místnost v superpočítačovém centru, které je součástí kampusu VŠB-Technické univerzity Ostrava.

„Vypadá velký, ale ve své podstatě je to všechno obslužné zařízení. Kvantový počítač je reprezentován jen malým čipem. Ten zbytek je tam jen proto, aby fungoval,“ pousmál se ředitel IT4Innovations a dodal, že pro správný provoz počítače je důležitá také supravodivost.

Supravodivost je zajištěna tak, že je čip ochlazován na teplotu blízké absolutní nule. V případě Ostravy je to minus 273,14 stupňů Celsia. „Což je teplota, která je dokonce níže, než je otevřený vesmír,“ poukázal Vondrák.

IT4Innovations kromě kvantového počítače provozuje také dva superpočítače: Barboru a nejvýkonnější český veřejně přístupný superpočítač Karolinu.