- První kvantový počítač byl spuštěn v centru IT4Innovations v Ostravě
- Umožní řešit složité problémy mnohem rychleji než klasické počítače
- Kromě výhod to s sebou nese také některá nezanedbatelná rizika
Ostrava je bez debat technologickým centrem České republiky. Zatímco dříve se v národním superpočítačovém centru IT4Innovations zřízeném při Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava nacházel petascalový systém Karolina (19. nejvýkonnější superpočítač v Evropě), nyní se dočkal „sourozence“ v podobě prvního kvantového počítače na našem území. Ten se jmenuje VLQ, je v Evropě druhým veřejně dostupným kvantovým počítačem a jeho cena se pohybuje okolo 125 milionů korun. Jeho přínos spočívá především v tom, že dokáže efektivně řešit úlohy, které jsou pro klasické počítače příliš náročné.
První kvantový počítač v Česku
„Budeme ho využívat pro účely české výzkumné komunity, ale samozřejmě jsme připraveni poskytovat kapacity i privátnímu sektoru, případně veřejnému sektoru,“ uvedl ředitel IT4Innovations Vít Vondrák. VLQ umožní zkoumat nové algoritmy a aplikace kupříkladu v oblasti kvantového strojového učení, při vývoji léků a vakcín, navrhování nových materiálů, optimalizaci dopravy či v bezpečnosti a obraně. „Potenciál kvantových počítačů je obrovský. Dneska jsme ale někde na počátku. Využití je například v kryptografii, kde umožní výzkum nového typu šifrování a podobně. Zkoušíme i zajímavé úlohy v případě například materiálového výzkumu nebo vývoje léčiv, které jsou založené na kvantově mechanických výpočtech,“ upřesňuje Vondrák.
VLQ disponuje 24 fyzickými qubity s unikátní hvězdicovou topologií. Tato technologie nabízí spojení mezi qubity, které výrazně zvyšuje efektivitu kvantových výpočtů, a tím odlišuje VLQ od konkurenčních strojů. Jejich využití je především v řešení úloh, které mají exponenciální složitost. Kupříkladu zatímco rozklad prvočísel, který je základem kryptografie, zvládnou klasické počítače za měsíce či dokonce roky, kvantový počítač je dokáže vyřešit v řádu minut.
Počet qubitů uvádí, kolik kvantových jednotek počítač zvládne používat zároveň. Ostravský počítač bude disponovat 24 fyzickými qubity napojenými na centrální rezonátor. Čím více jich má, tím složitější výpočty může teoreticky provádět. Reálný výkon záleží ale mimo jiné i na tom, jak je přesný a stabilní. Teoreticky umožňuje 256 qubitů kvantovým počítačům uchovávat a pracovat s 2 256 různými stavy současně. To ale neznamená, že počítač reálně dosahuje takového výkonu.
Národní superpočítačové centrum IT4Innovations je výzkumným, vývojovým a inovačním centrem v oblasti vysoce výkonného počítání (HPC), datových analýz (HPDA), kvantového počítání (OC) a umělé inteligence (AI) a jejich využití v dalších vědeckých, průmyslových i společenských oborech. Od roku 2013 provozuje nejvýkonnější superpočítačové systémy v Česku. Poskytuje je jak českým, tak zahraničním výzkumným týmům z akademické i soukromé sféry.
VLQ bude dostupný pro evropské výzkumné instituce, univerzity, průmyslové firmy i veřejný sektor. Počítač stál zhruba 125 milionů korun. Polovinu nákladů zaplatil společný evropský podnik pro vysoce výkonné počítání EuroHPC JU, druhou polovinu evropské konsorcium LUMI-Q, které počítač bude provozovat a do nějž jsou zapojeny Česko, Belgie, Dánsko, Finsko, Nizozemsko, Norsko, Polsko a Švédsko.
Kvantové počítače nesou také určitá rizika
Ačkoli možné pozitivní využití kvantových počítačů je pro nás prozatím těžko představitelné, existují zde také rizika jejich využití. Kupříkladu mohou tato zařízení do pěti let prolomit nejpoužívanější asymetrické šifrování, kvůli čemuž by přestala být bezpečná většina internetové komunikace, od bankovnictví a e-mailů až po státní tajemství, přičemž připravenost Česka na tuto hrozbu je podle zástupců společností IBM a ITS a Českého vysokého učení technického v Praze malá.
Postkvantová doba, kdy bude kvůli výkonným kvantovým počítačům nutné změnit zabezpečení, nastane podle Martina Švíka z IBM relativně brzy. Situaci by mělo vyřešit zavedení nových algoritmů. Na vývoji třech ze čtyř algoritmů, které jsou standardizované americkým Národním ústavem pro normy a technologie (NIST), se podílela společnost IBM. „Ta nejvíce používaná asymetrická šifra RSA byla vyvinutá v roce 1976. Pokud jsme měli větší výpočetní výkon počítačů, tak se zdvojnásobila délka šifry,“ uvedl Švík. Pro Ostravu, potažmo celé Česko, je nicméně spuštění prvního kvantového počítače na našem území velkou událostí, která otevírá české vědě dveře k řešení mnohem komplexnějších problémů než doposud.
