Od předpovědi počasí po bezpečné hovory: jak Čína komercializuje kvantové technologie

Čínský kvantový sektor vstupuje do nové fáze. Nejde už pouze o to předvést takzvanou kvantovou výhodu v laboratorním testu, ale ukázat, zda technologie dokáže zlepšit předpověď, snížit energetické ztráty, pomoci s výběrem kandidátních léčiv nebo nabídnout zákazníkům bezpečnější službu.

Tempo se však liší podle jednotlivých oblastí. Nejblíže komerčnímu nasazení jsou kvantové komunikace a přesné senzory. Kvantové počítače naproti tomu stále narážejí na omezenou stabilitu qubitů a na skutečnost, že plně odolné, chybově korigované stroje zůstanou podle dostupných hodnocení ještě několik let mimo běžné použití.

Počasí a obnovitelné zdroje

Výzkumníci z Fudanovy univerzity a Čínské univerzity vědy a techniky (USTC) uvedli, že kvantové strojové učení dokázalo při některých úlohách předpovědi skutečných časových řad překonat velké klasické neuronové sítě. Týkalo se to mimo jiné předpovědi městské teploty a vlhkosti. Další spolupráce směřuje k využití této metody při předpovědi silných srážek a tajfunů.

Podobný přístup se testuje v energetice. Kvantově podporovaná předpověď výkonu fotovoltaických elektráren měla podle uváděných výsledků zvýšit přesnost zhruba o 5 %. To by mohlo v celostátním měřítku snížit každoroční omezování výroby ze solárních zdrojů o několik milionů kilowatthodin. Zlepšení algoritmu se tak převádí do konkrétního přínosu pro elektrickou síť.

Vývoj léčiv: slibný screening, nikoli hotový lék

Origin Quantum a USTC nasadily kvantově rozšířenou grafovou neuronovou síť na supravodivém kvantovém počítači Origin Wukong. Uváděná přesnost screeningu antivirotik proti HIV vzrostla ze 73 na 97 procent. U predikce léčiv pro Alzheimerovu chorobu se zvýšila ze 64 na 70 procent.

Výsledky jsou zajímavé hlavně jako ukázka výpočetního screeningu molekul. Neznamenají však, že kvantový počítač vytvořil klinicky ověřený lék. Následovat musí laboratorní testy, hodnocení bezpečnosti a klinické studie stejně jako u jiných kandidátních léčiv.

Bezpečná komunikace je zatím nejdále

Nejvyspělejší čínskou komerční oblastí jsou kvantové komunikace. Národní síť označovaná jako CN-QCN byla vybudována jako infrastruktura operátorské úrovně a její kombinované optické trasy přesahují 10 000 kilometrů. Projekt zahrnuje páteřní uzly, pozemní stanice a metropolitní sítě v desítkách měst a provincií.

Metropolitní kvantové komunikační sítě jsou podle čínských údajů dostupné ve více než 40 velkých městech. China Telecom Quantum Group zároveň nabízí služby využívající kvantovou distribuci klíčů (QKD), včetně zabezpečené hlasové komunikace. Společnost uvádí více než 7 milionů uživatelů a přes 5 000 organizačních zákazníků.

Je ale důležité rozlišovat mezi ochranou výměny šifrovacích klíčů a zabezpečením celého systému. QKD může chránit distribuci klíče, samo o sobě však automaticky nezajistí bezpečnost koncových zařízení, softwaru ani všech dalších částí komunikační infrastruktury.

Zdravotnictví ukazuje sílu kvantových senzorů

Společnost CIQTEK vyvíjí systém magnetokardiografie založený na kvantovém spinovém magnetometru. Jeho cílem je rychlé a neinvazivní vyšetření kardiovaskulárního systému.

Tento příklad ilustruje důležitou vlastnost celého oboru: kvantové senzory se mohou do praxe dostat dříve než univerzální kvantové počítače. Řeší totiž přesně vymezené měřicí úlohy a nepotřebují rozsáhlé chybově korigované procesory.

Budoucnost bude hybridní, nikoli čistě kvantová

Hefei, jedno z hlavních čínských center kvantového výzkumu, provozuje hybridní výpočetní centrum kombinující výkonný klasický superpočítač se dvěma supravodivými kvantovými počítači a jedním zařízením využívajícím uvězněné ionty.

Takové uspořádání odpovídá realistickému rozdělení práce. Klasické počítače nadále zajišťují přípravu dat, řízení systému, zmírňování chyb, optimalizaci i většinu výpočtů. Kvantový procesor slouží jako specializovaný akcelerátor pro vybrané podúlohy.

Proto není v dohledné době věrohodné očekávat, že kvantové počítače jednoduše nahradí klasické superpočítače. Jejich hodnota se bude posuzovat podle toho, zda v konkrétním pracovním postupu přinesou měřitelný zisk oproti dobře navrženým klasickým metodám.

Hefei buduje celý průmyslový ekosystém

Komerizaci podporuje také průmyslové zázemí. V Hefei vznikl ekosystém více než 100 firem propojující univerzity, národní laboratoře, výrobce hardwaru, telekomunikační operátory a uživatele jednotlivých aplikací. Uváděné firmy působí v oblasti kvantových počítačů, komunikací i přesného měření.

Provincie Anhui podle dostupných informací připravuje testování kvantových technologií ve stovkách reálných scénářů a plánuje fond v hodnotě 10 miliard jüanů. Taková podpora může snížit náklady a riziko pilotních projektů v době, kdy ještě neexistuje vyzrálý masový trh.

Nezávislé analýzy zároveň upozorňují, že komerční kvantové komunikace jsou v Číně dále než kvantové počítače a senzory. Rozvoj sektoru je úzce spojen se státním financováním, průmyslovou politikou a strategickými cíli země.

První kroky na zahraniční trhy

Čínské firmy se snaží vyvážet nejen výsledky výzkumu, ale také hardware a provozní know-how. Origin Quantum usiluje o zahraniční dodávky a thajský plán na první kvantový počítač s uvězněnými ionty naznačuje poptávku po zahraničním nasazení, školení, cloudovém přístupu i vývoji místních aplikací.

Rozšiřování do zahraničí ale není bez překážek. Exportní omezení a geopolitické napětí mohou omezovat dostupné trhy i dodavatelské řetězce, zejména u citlivého hardwaru a technologií souvisejících s šifrováním.

Od dokazování principu k měřitelné hodnotě

Čínský posun v kvantových technologiích proto nelze popsat jako jediný průlomový okamžik. Jde spíše o budování celého řetězce: od výzkumných laboratoří přes hardware a software až po pilotní provoz a placené služby.

Nejpřesvědčivější důkazy dnes přicházejí z kvantových komunikací a senzoriky. U kvantového výpočetnictví jsou výsledky slibné, ale úzce zaměřené, hybridní a závislé na pečlivém srovnání s kvalitními klasickými algoritmy.

Obchodní otázka se tak mění. Nezní už jen „dokáže zařízení předvést kvantový efekt?“, ale především: „zlepší předpověď, sníží plýtvání energií, pomůže vybrat léčivo, ochrání komunikaci, urychlí zdravotní screening nebo vytvoří životaschopnou službu?“ Právě podle těchto kritérií se rozhodne, zda se laboratorní sliby promění v dlouhodobě fungující průmysl.