Systemy wielokubitowe

Oddzielną dziedziną badań są obliczenia kwantowe w nadprzewodzących układach scalonych. Również i tu Chińczycy nie zasypiają gruszek w popiele. Zespoły z USTC i CAS prowadzą zaawansowane badania nad systemami wielokubitowymi. Po próbach z systemem 10-kubitowym w roku 2017 i 12-kubitowym w roku 2019, ostatnio zaprezentowali system 18-kubitowy, największy na świecie splątany system wielokubitowy w materiale stałym. W roku 2021 pokazali światu system 66-kubitowy (użytych zostało „tylko” 56 z nich).

Ostatni temat z tej dziedziny, jaki został nam do omówienia, to symulacje kwantowe. Wykorzystują one proste systemy kwantowe (na przykład superschłodzone atomy) do symulowania zachowań złożonych systemów kwantowych – na przykład skondensowanej materii. Symulatory kwantowe nie wymagają kompletnej kontroli nad każdym z elementów i dlatego są dużo prostsze w budowie. Również i tu Chiny znacząco przyczyniły się do rozwoju naukowego. Na przykład w 2019 r. chiński zespół badawczy dokładnie opisał zjawiska zachodzące podczas rezonansu Fensbacha w układzie trójatomowym – znaczący wkład w zrozumienie zjawisk zachodzących na poziomie kwantowym między atomem a molekułą.

Czas na zastosowania praktyczne

Origin Quantum – kolejna firma utworzona przez USTC – zajmuje się produkcją komputerów kwantowych, chipów, oprogramowania i usługami w chmurze (od 2017 r.). Oferuje również produkt Qurator – zintegrowane środowisko programistyczne (IDE) dla programowania kwantowego (w jego skład wchodzą język programowania QRunes i qSDK QPanda). Firma oferuje trzy przykładowe aplikacje dla zastosowań obliczeń kwantowych – złożone sekwencjonowanie sieciowe, rozpoznawanie ręcznie pisanych liczb i przewidywanie zachowania klientów.

W usługach w chmurze Origin Quantum oferuje dostęp do swojego komputera kwantowego Wu Yuan, wyposażonego w procesor 6-cio kubitowy. Warto zauważyć, że jest on w 100 proc. oparty na technologiach chińskich, a w związku z jego produkcją firma  zgłosiła ponad 200 wniosków patentowych i ochronę znaków towarowych. Teraz trwają prace nad udostępnieniem klientom wersji z procesorem 24-kubitowym, a do końca 2022 r. planowany jest komercyjny model Wu Yuan z procesorem 60-cio kubitowym.

Z kolei Huawei pracuje nad symulacją komputera kwantowego w chmurze z wykorzystaniem swojej platformy HiQ już od 2018 r. Koncern stworzył też dział Quantum Software and Information. Również Baidu stworzyło własny dział badań i rozwoju technologii kwantowych oraz uruchomiło Paddle Quantum (kwantowe uczenie maszynowe) i Quantum Leaf (QaaS – Quantum Infrastructure as a Service, platformę wspierająca rozwój Paddle Quantum).

W sierpniu 2022 Baidu wprowadziło nową platformę – Liang Xi – pierwszą na świecie usługę integracji kwantowych usług sprzętowych i programowych. Pozwala ona na dostęp zarówno do 10-kubitowego komputera Baidu (Qian Shi), jak i innych (np. Chińskiej Akademii Nauk). Pozwala to użytkownikom na tworzenie algorytmów kwantowych i wykorzystywanie obliczeń kwantowych bez konieczności tworzenia własnych komputerów kwantowych, systemów operacyjnych i języków programowania.

Z kolei firma Damo Academy, należąca do grupy Alibaba, ma własne laboratorium kwantowe, w którym trwają badania nad komputerami kwantowymi, algorytmami i symulacjami kwantowymi. Warto przypomnieć, że Alibaba przeznacza na prace Damo Academy ponad 5 mld dol. rocznie. Oczywiście akademia zajmuje się również wieloma innymi problemami naukowymi poza inżynierią kwantową. Alibaba udostępniła firmom i instytucjom zaangażowanym w badania i rozwój technologii kwantowych platformę AC-QPD (Alibaba Cloud Quantom Development Platform) i symulator kwantowy Tai Zhang.

Co się będzie działo na polu inżynierii kwantowej w Chinach w niedalekiej przyszłości? To poniekąd wróżenie z fusów, ale oparte częściowo na deklaracjach instytucji związanych z tą branżą. Pewne jest, że Chiny uznają oficjalnie telekomunikację kwantową za istotną dla rozwoju państwa. A to powoduje, że traktują ją tak jak inne kluczowe państwowe projekty infrastrukturalne (światłowody, autostrady, szybka kolej, 5G, sieć energetyczna, etc.) i przeznaczają na jej rozwój znaczne środki, by udostępnić jak najszybciej gotowe rozwiązania kwantowe firmom, administracji i obywatelom, licząc na efekt synergii i pobudzenie innych branż.

Udoskonalone zostaną sposoby dystrybucji QKD, zaś China Communication Standards Association opublikuje odpowiednie normy i przepisy regulujące ten rynek, w tym narodowy standard kryptografii kwantowej. Jako kraj z największym doświadczeniem na świecie w zakresie telekomunikacji kwantowej Chiny będą z pewnością miały duży wpływ na normy i regulacje związane ze standaryzacją dystrybucji QKD w ITU.