Kwantowa telekomunikacja jako usługa

Jeśli chodzi o zastosowania praktyczne, to prym wiedzie firma QuantumCTek założona przez USTC już w 2009 r. Obecnie jest to światowy lider w zakresie telekomunikacji kwantowej. Zarządza wspomnianymi powyżej sieciami w Hefei i Jinan. Współpracuje z Przemysłowym i Komercyjnym Bankiem Chin w zakresie wdrożenia technologii kwantowych do bezpiecznych połączeń między filiami tego banku oraz do bankowości online. Firma QuantumCTek współpracuje również z Alibaba Cloud nad projektem oferującym dla klientów zewnętrznych bezpieczną kwantową sieć łączności i serwerów.

Pod koniec roku 2020 firma Clarivate Analytics tworząca Derwent World Patents Index uznała QuantumCTek za numer jeden na świecie pod względem ilości i jakości patentów z zakresu telekomunikacji kwantowej i pokrewnych technologii. W maju 2022 roku we współpracy z firmą China Telecom udostępniła na rynku usługę Tianyi Quantum HD Secret Call. Oferuje ona szyfrowane kwantowo rozmowy telefoniczne.

Kolejną firmą wartą obserwowania jest spółka Shenzen TECHO Telecom, współpracująca blisko z QuantumCTek i posiadająca 1 proc. jej akcji. Ten znany również jako DCITS (Digital China Information Service Company Ltd.) podmiot współuczestniczył w budowie kwantowej światłowodowej sieci szkieletowej Pekin – Szanghaj. Obecnie rozwija intensywnie aplikację smartfonową Liang Xing Tong oferującą szyfrowanie kwantowe.

Obliczenia i komputery kwantowe

Komputery kwantowe wykorzystują zjawisko superpozycji stanów kwantowych do przetwarzania informacji w sposób równoległy, a nie sekwencyjny (jak współczesne komputery). Ponadto zjawisko to wykorzystuje się również do tworzenia kubitów. Klasyczny bit może mieć wartość tylko 1 lub 0, podczas gdy kubit może być w obu tych stanach jednocześnie (chociaż jego odczyt da zawsze 1 lub 0). Pozwala to na przechowywanie i operowanie dwukrotnie większą ilością informacji. Wymaga to emitowania pojedynczych fotonów o bardzo dużym stopniu jednorodności i wydajności – obie rzeczy stanowią poważne wyzwanie technologiczne. Chinom udało się stworzyć najwydajniejsze na świecie źródło takich fotonów. Dla zainteresowanych – są to kwantowe kropki inAs/GaAs, których wydajność jest 24 tysiące razy większa niż we wszystkich dotychczas raportowanych na świecie eksperymentach.

Chińscy naukowcy pracują również intensywnie nad metodami tworzenia, manipulowania i mierzenia stanów kwantowych (koniecznych do określenia, jaką wartość ma kubit) i to nie tylko pojedynczych stanów splątanych, ale coraz to większej ich ilości. Ostatnie raporty opisują eksperymenty z wytworzeniem pierwszego stanu splątania dla 18 kubitów jednocześnie.

Równolegle trwają prace nad algorytmami optycznymi, które mają przetwarzać te informacje. Wykorzystując kubity jako podstawę do obliczeń uczeni zaprezentowali działający system wykorzystujący algorytm Shora (rozkład na czynniki pierwsze liczb naturalnych – wykorzystywany do łamania kluczy szyfrujących); kodowanie kwantowe odporne na „gubienie” fotonów; implementację statystyki enionowej (inna metoda kodowania w komputerach kwantowych); rozwiązywanie równań liniowych; uczenie maszynowe oparte na stanach splątanych i obliczenia kwantowe w chmurze. Wszystkie te osiągnięcia stanowią podstawę do praktycznych zastosowań obliczeń i komputerów kwantowych w deszyfracji, przetwarzaniu Big Data i symulacjach kwantowych.

Historia inżynierii kwantowej w Chinach Początki rozwoju badań nad zastosowaniem w praktyce zjawisk mechaniki kwantowej można datować w Chinach na rok 1998, kiedy to pod przewodnictwem Chińskiej Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych (NFSC) odbyło się w Pekinie Forum Naukowe Xiangshan poświęcone tej tematyce. Wkrótce potem powstały wydziały uczelniane zajmujące się badaniami i eksperymentami w zakresie inżynierii kwantowej, w tym na Chińskim Uniwersytecie Technologii i Nauki (USTC), Uniwersytecie Shanxi i Instytucie Fizyki Chińskiej Akademii Nauk (CAS). Powyższe uczelnie dysponowały wówczas dość skromnymi środkami finansowymi. Sytuacja zmieniła się na lepsze w trakcie 11 Planu Pięcioletniego (2006-2011). Na projekty związane z inżynierią kwantową przeznaczono wtedy około 150 milionów dolarów, a pieczę nad specjalnymi projektami powierzono między innymi Ministerstwu Nauki i Technologii (MOST). Kolejny, 12 Plan Pięcioletni (2011-2015) to wzrost funduszy do około 500 mln dolarów i kolejne projekty, do których zaangażowano kolejne instytucje rządowe – na przykład Narodową Komisję Reform i Rozwoju (NDRC). Priorytetowa rola technologii kwantowej została potwierdzona zarówno w 13, jak i 14 planie pięcioletnim (2021-2025). Łącznie na rozwój inżynierii kwantowej Chiny wydały dotychczas ponad 25 mld dol., a program miał (i wciąż ma) duże wsparcie na szczeblu rządowym i regionalnym.