Česko má svůj první kvantový počítač

Systém nazvaný VLQ (V - jako VŠB–TUO, L - konsorcium LUMI-Q, jehož je součástí, a Q - jako Quantum Computing) je v Evropě druhým veřejně dostupným takovým počítačem a jeho úkolem je hlavně podpora výzkumu, inovací a řešení náročných výzkumných úkolů. 
Počítač, přezdívaný kvůli svému označení familiérně „vlk“ (což rovněž odkazuje na vlka, který je symbolem superpočítače LUMI, z něhož LUMI-Q vzešlo), stál zhruba 125 mil. Kč. 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 ČR, Belgie, Dánsko, Finsko, Nizozemsko, Norsko, Polsko a Švédsko. 
Od konce letošního roku bude VLQ sloužit výzkumníkům, firmám i veřejnému sektoru z celé Evropy – od akademických institucí až po průmyslové podniky. A jak uvedl ředitel IT4Innovations Vít Vondrák, jeho kapacity budou přístupné prostřednictvím sdružení EuroHPC JU. Kvantový počítač umožní zkoumat nové algoritmy i aplikace např. v oblasti kvantového strojového učení, při vývoji léků a vakcín, pro materiálový výzkum k navrhování nových materiálů, optimalizaci dopravy či v bezpečnosti a obraně. Najde ale využití i v kryptografii pro výzkum nového typu šifrování apod. Jedna z prvních aplikací, které se v Ostravě připravují, se bude věnovat čištění družicových snímků.

Specialista na složité úlohy
VLQ obsahuje 24 supravodivých fyzických qubitů uspořádaných do unikátní hvězdicové topologie, která umožňuje spojení mezi qubity. Tím se výrazně zvyšuje efektivita kvantových výpočtů, což odlišuje VLQ od konkurenčních strojů. Aby mohl kvantový počítač fungovat, musí být qubity udržovány v extrémně nízké teplotě – asi –273,14 °C, tedy chladněji než ve vesmíru, protože i nepatrné zahřátí by mohlo zničit křehké kvantové stavy qubitů. 
Potřebný „mrazivý“ stav zajišťuje speciální kryostat, jehož část připomíná lesklý zlatý lustr o několika patrech a hmotnosti zhruba 300 kg. Samotný čip je umístěn ve spodní části kryostatu a pro dosažení takto extrémně nízké provozní teploty se využívá kvantových efektů, k nimž dochází při smíchávání izotopů helia. Pozoruhodné je, že navzdory náročnému chlazení je energetická spotřeba samotného kvantového čipu velmi nízká – v řádu pouhých kilowattů. Většinu energie spotřebuje podpůrná infrastruktura a chladicí zařízení, avšak stále nesrovnatelně méně než u klasických superpočítačů, vyžadujících megawatty energie.
Kvantové počítače dokážou řešit úlohy, jež by pro klasické počítače byly časově příliš náročné. Takže zatímco některé úlohy by klasickému superpočítači trvaly celé měsíce, kvantový počítač by je měl zvládnout v řádu minut. Tato zařízení tak mají velký význam pro velmi složité úkoly, které mají exponenciální složitost, protože s tím, jak náročnost úloh roste, jejich řešení se pro klasické počítače stává nemožným, nebo by trvalo příliš dlouho, zatímco kvantové počítače jsou schopny to zvládnout řádově rychleji.
Na druhé straně však kvantový počítač není vhodný pro některé úlohy, jež neumí efektivně řešit. S nimi si ale dokážou naopak lépe poradit klasické počítače, proto se oba typy počítačů propojují. 
„Části výpočtů, které se více hodí na klasické počítače, běží tam, a ty, které jsou více vhodné na kvantové, se přesunou na ně – což je i případ VLQ, který bude propojen s již provozovaným superpočítačem Karolina.

Šance a lákadlo pro mladé talenty
Kromě odlišného principu fungování založeného na kvantových stavech qubitů, mají kvantové počítače rovněž zcela jiný styl logiky, což vyžaduje i v tomto směru kvalifikované specialisty pro jejich obsluhu, aby s nimi uměli pracovat a programovat je. 
„To, že máme počítač fyzicky přímo v Ostravě, je skvělé lákadlo pro studenty, uvedl prorektor VŠB-TUO pro vědu, výzkum a doktorská studia Jan Platoš s tím, že informatika je dlouhodobě nejúspěšnější obor a zájem studentů o zaměření na kvantové výpočty každým rokem roste.

Josef Vališka
Foto: VŠB-TUO

Publikováno: 22. 10. 2025 | Počet zobrazení: 286 56