Každého v oblasti IT zajímá, jak velkou hrozbou pro kryptografii jsou kvantové počítače a jak se s daným problémem vyrovnat. Tato série článků se snaží populární formou tento problém vysvětlit. Po odhadu nároků na příkon je důležité se seznámit se studovanými a používanými technologiemi.
Člověk, kterého problematika kvantových počítačů zajímá, by si měl udělat přehled o využitelnosti technologií uvedených zařízení. Zde takový seznam je, ale nesnaží se být vyčerpávající. Spíše se jedná o přehled těch dostupných a používaných. Navíc, u objemu zařízení je uvedena hodnota včetně všech podpůrných komponent (chlazení včetně kompresorů, vakuové pumpy, řízení, měření, klasické počítače pro následné výpočty a další). Na základě příkonu je tak možné odhadnout velikost vlastních výpočetních komponent. Takový odhad je zatížen chybou, protože bez konkrétních znalostí konstrukce není možné získat dostatečné množství upřesňujících údajů.
| Technologie | Pracovní teplota | Příkon počítače | Příkon chlazení | Příkon systému | Objem zařízení | Počet qbitů |
Supravodivé qubity (IBM, Google) | 10–20 mK | ~mW | 15–25 kW | 15–25 kW | ~1–2 m3 | 50-127 |
Trapped ions (IonQ, Honeywell) | μK | ~mW | ~20 kW | ~25 kW | ~1 m3 | 10-32 |
Neutrální atomy Optické pasti | μK | ~mW | 5–10 kW | 5–10 kW | <1 m3 | 50-200 |
| Fotonické qubity | pokojová | ~mW | 0,5–1 kW | 4–5 kW | <1 m3 | 50-200 |
Spinové qbity v polovodičích (Si, SiGe) | 10–100 mK | ~mW | ~mW | 10–20 kW | <1 m3 | 10-50 |
Takový pohled svádí k pocitu, že vlastní kvantové technologie jsou obrovské komplexy. Situace je ale výrazně odlišná. Současné kvantové procesory, přestože jsou vůči digitálním procesorům obrovské, jsou relativně malé. Ale poměr objemu chladicího systému vůči vlastnímu objemu kvantovému procesoru je přibližně v rozmezí 107:1 až 108:1. Největší objem v systému tedy zabírá chladicí a izolační systém. Pro srovnání přehled rozměrů vlastních procesorů a chladicích systémů.
| Technologie | Objem QPU | Objem chlazení | Poměr |
| Supravodivé qbity | ~0,1 cm3 | 10–30 m3 | 108:1 |
| Spinové qbity (Si) | ~0,05 cm3 | 5–20 m3 | 108:1 |
| Iontové pasti | ~5 cm3 | ~0,5–2 m3 | 105–106:1 |
| Neutrální atomy | ~1 cm3 | ~0,3–1 m3 | 105–106:1 |
| Fotonické čipy | ~0,5 cm3 | ~0,1 m3 | 104–105:1 |
Pokud bychom se bavili pouze o technologiích a používaných pracovních teplotách, z dostupných zdrojů je možné poskytnout následující přehled. Opět, tento přehled není dokonalý a obsahuje pouze veřejně dostupné informace. Takový přehled ukazuje, že některé typy kvantových obvodů nejsou pro počítače za současné úrovně znalostí vhodné, jiné vyžadují příliš nízké teploty, a tudíž významné nároky na energetické zdroje pro odpovídající chlazení.
| Technologie | Stav | Typ qubitu | Typická pracovní teplota | Poznámka |
| Supravodivé Josephsonovy obvody (SQUID) | Produkční | Makroskopický supravodivý obvod | 10–20 mK | IBM, Google, Rigetti |
| Iontové pasti | Produkční | Vnitřní stav iontu | ~300 K (ionty efektivně ~mK) | IonQ, Quantinuum |
| Neutrální atomy (Rydberg) | Produkční | Excitované atomy | 1–10 μK | QuEra, Pasqal |
| Lineární optické QC | Aktivní výzkum | Fotony | 300 K (detektory 1–4 K) | Xanadu |
| NV (nitrogen vacacny) centra v krystalech diamantu | Produkční / senzory | Elektronový spin | 300 K (lepší <10 K) | RT qubity |
| Spinové qubity v polovodičích (Si, GaAs) | Aktivní výzkum | Spin elektronu | 10–100 mK | Intel, akademické |
| Donorové qubity (P:Si, Bi:Si) | Aktivní výzkum | Jaderný / elektronový spin | 10–100 mK | Velmi dlouhá koherence |
| Topologické qubity (Majoranovy fermiony) | Výzkum | Neabelovské kvazičástice | 10–50 mK | Zatím bez funkčního qubitu? |
| Bose–Einsteinův kondenzát (BEC) | Výzkum | Kolektivní stav | 10–100 nK | Simulace |
| Optické mřížky | Výzkum | Neutrální atomy | nK–μK | Kvantové simulátory |
| CQED (atomy v dutinách) | Aktivní výzkum | Atom–foton | μK–mK | Silná vazba |
| Kvantové tečky (poloha náboje) | Výzkum | Náboj | <100 mK | Silná dekoherence |
| Kvantové tečky (spintronika) | Aktivní výzkum | Spin | 10–100 mK | Velmi slibné |
| Elektrony na heliu | Výzkum | Spin / orbitál | <100 mK | Extrémně nízký šum |
| Fullerenové pasti (spintronika) | Výzkum | Spin | <10 K | ESR manipulace |
| Uhlíkové nanosféry (spintronika) | Teoretické | Spin | <10 K | Materiálový výzkum |
| Molekulární magnety | Výzkum | Molekulární spin | <1 K | Krátká koherence |
| Magnonové qbity | Výzkum | Spinová vlna | <1 K | Hybridní systémy |
| Mechanické qbity (optomechanika) | Výzkum | Vibrační módy | <100 mK | Hybridní |
| Excitonové qbity | Výzkum | Exciton | <10 K | Krátká životnost |
| Polaritony | Výzkum | Světlo–hmota | 4–300 K | Analogové simulace |
| Superfluidní helium (fonony, víry) | Výzkum | Kolektivní módy | <1 K | Nízký šum |
| NMR QC – roztok | Historické | Jaderné spiny | 300 K | Neškálovatelné |
| Solid-phase NMR (fosfor v Si) | Aktivní výzkum | Jaderný spin | <1 K | Vysoká stabilita |
| Hybridní atom–fotonické systémy | Výzkum | Smíšené | μK–mK | Kvantové sítě |
| Floquet qbity | Teoretické / výzkum | Periodicky řízené | Platformově závislé | Topologické fáze |
Na základě uvedených informací je možné velice hrubě extrapolovat možnou existenci kvantových počítačů. Pokud by se je podařilo postavit, vzhledem k postupu v miniaturizaci by možná mohly dosáhnout následujících parametrů. Takový odhad ukazuje, že teoreticky bychom byli schopni některé počítače vyvinout, ale energetické nároky by byly extrémní. Problém takové úvahy naráží na omezení, dané odhadem objemu systému. V současnosti jsou dostupné objemy včetně chladicích technologií, izolace a podpůrných systémů, takový odhad je proto značně problematický. Odhady objemu na základě současných informací (to se může výrazně změnit) pak jsou asi následující:
| Technologie | Pravděpodobnost CRQC 2035–2040 | Pracovní teplota | Odhad fyzických qubitů | Odhad objemu systému | Ekvivalent koule (průměr) | Poznámka |
| Supravodivé qubity (Josephson) | Vysoká | 10–20 mK | 1–20 mil. | 300–1000 m3 | 8–12 m | Nejrychlejší roadmapy, vysoký overhead chlazení |
| Iontové pasti | Střední – vysoká | ionty μK, HW ~300 K | 1–10 mil. | 200–600 m3 | 7–10 m | Výborná koherence, pomalejší brány |
| Neutrální atomy (Rydberg) | Střední – vysoká | 1–10 μK | 1–10 mil. | 150–500 m3 | 6–9 m | Velká hustota qubitů |
| Topologické / cat qubity | Střední (nejisté) | 10–50 mK | 0,1–1 mil. | 100–300 m3 | 6–8 m | Potenciálně nízký overhead, ale neověřené |
| Fotonické QC (error-corrected) | Střední | 300 K (detektory 1–4 K) | 10–100 mil. (virtuální) | 50–200 m3 | 4–7 m | Žádná hluboká kryogenika |
| Spinové qubity v Si (CMOS) | Střední | 10–100 mK | 1–10 mil. | 100–400 m3 | 6–9 m | Vysoká integrace, pomalejší vývoj |
Pokračování bude v části Celkové zhodnocení kvantových počítačů (6.dubna 2026)
1. Úvodní ustanovení
1.1. Tyto všeobecné obchodní podmínky jsou, není-li ve smlouvě písemně dohodnuto jinak, nedílnou součástí všech smluv týkajících školení, pořádaných nebo poskytovaných školitelem, Jan Dušátko, IČ 434 797 66, DIČ 7208253041, se sídlem Pod Harfou 938/58, Praha 9, zapsané u Úřadu městské části Praha 9 (dále jen „školitel“).2. Vznik smlouvy přihlášením ke kurzu
2.1. Přihláškou se rozumí jednostranný úkon objednatele adresovaný školiteli prostřednictvím datové schránky s identifikací euxesuf, e-mailu na adresu register@cryptosession.cz nebo register@cryptosession.info, internetových stránek cryptosession.cz, cryptosession.info nebo kontaktním telefonem +420 602 427 840.3. Zánik smlouvy zrušením přihlášky
3.1. Přihláška může být objednatelem zrušena pomocí e-mailu, nebo pomocí datové schránky.4. Cena a platební podmínky
4.1. Odesláním přihlášky objednatel akceptuje smluvní cenu (dále jen účastnický poplatek) uvedenou u daného kurzu.5. Podmínky školení
5.1. Školitel je povinnen informovat objednatele 14 dní dopředu o místě a času školení, včetně termínu zahájení a ukončení denního programu.6. Reklamace
6.1. Pokud je účastník hrubě nespokojen s průběhem kurzu, je školitel o této informaci vyrozuměn.7. Autorská práva k poskytnutým materiálům
7.1. Školicí materiály poskytnuté školitelem v rámci konání školení splňují znaky autorského díla dle zákona č. 121/2000 Sb.8. Zodpovědnost
8.1. Školitel nepřebírá odpovědnost za nedostatky ve službách kterékoliv třetí strany, kterou využívá při školeních.9. Platnost podmínek
9.1 Tyto všeobecné obchodní podmínky jsou platné a účinné od 1. října 2024.Informace o sběru a zpravování osobních údajů
Zpracovatel Jan Dušátko (dále jen „Správce“), dle nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 2016/679 o ochraně fyzických osob v souvislosti se zpracováním osobních údajů a o volném pohybu těchto údajů a o zrušení směrnice 95/46/ES (obecné nařízení o ochraně osobních údajů, dále jen „Nařízení“) zpracovává osobní údaje. Dále jsou rozepsané jednotlivé osobní údaje, které jsou součástí zpracování při konkrétních aktivitách u této webové prezentace a v rámci obchodního styku.Informace o záznamech přístupu na webovou prezentaci
Tento web nesbírá žádné cookies. Stránka nepoužívá ani žádné analytické scripty třetích stran (sociální sítě, cloud provideři). Z těchto důvodů je také nabízena volba pro zobrazení mapy formou odkazu, kde primárním zdrojem je OpenStreet a alternativy pak často používané Mapy společnosti Seznam, a.s., případně Google Maps společnosti Google LLC Inc. Využití jakéhokoliv z těchto zdrojů je zcela na libovůli uživatelů těchto stránek. Správce nenese odpovědnost za sběr dat realizovaný těmito společnostmi, neposkytuje jim data o uživatelích a na sběru dat nespolupracuje.Informace o kontaktování provozovatele stránek
Formulář pro kontaktování provozovatele stránek (správce) obsahuje následující osobní údaje: jméno, příjmení, e-mail. Tyto údaje jsou určeny jen a pouze pro tuto komunikaci, odpovídající oslovení uživatele a jsou udržovány po dobu nezbytnou k naplnění účelu, maximálně pak po dobu jednoho roku, pokud si uživatel neurčí jinak.Informace o objednávkovém formuláři
Pro případ zájmu o objednávku formulář obsahuje více údajů, tj. jméno, příjmení, e-mail a kontaktní údaje na organizaci. Tyto údaje jsou určeny jen a pouze pro tuto komunikaci, odpovídající oslovení uživatele a jsou udržovány po dobu jednoho roku, pokud si uživatel neurčí jinak. V případě, kdy na základě této objednávky dojde k uzavření obchodního vztahu, budou nadále správcem udržovány pouze informace vyžadované českými zákony na základě obchodních vztahů (název a adresa společnosti, číslo bankovního účtu, typ kurzu a jeho cena).Informace o dokumentu o absolovování kurzu
V rámci kurzu je vydán zpracovatelem dokument o absolovování kurzu. Tento dokument obsahuje následující údaje: jméno a příjmení studenta, název a datum absolovování kurzu a jméno zaměstnavatele. Uvedené informace se následně používají pro tvorbu lineárního stromu hashí (nemodifikovatelný záznam). Tato databáze obsahuje pouze informace o poskytnutých jménech a názvech společností, které mohou a a nemusí odpovídat realitě a je udržován zpracovatelem pro případné opětovné vystavení nebo ověření vydání dokumentu.Práva subjektu osobních údajů
Zákazník nebo návštěvník tohoto webu má možnost požádat o informace o zpracování osobních údajů, právo požadovat přístup k osobním údajům, případně právo požádat o opravu nebo výmaz veškerých dat, které by o něm byly vedeny. V případě výmazu tento požadavek není možné splnit pouze pokud se nejedná o data nezbytně nutná v rámci obchodního styku. Zákazník nebo návštěvník webu má dále právo na vysvětlení týkající se zpracování jeho osobních údajů, pokud tento zjistí nebo se domnívá, že zpracování je prováděno v rozporu s ochranou jeho soukromého a osobního života nebo v rozporu s platnými právními předpisy a právo požadovat odstranění takto vzniklého stavu a zajištění nápravy.