„Podniky a organizace, které uvažují o investicích do kvantových výpočetních systémů, se musí zorientovat v nabídce značného množství různých procesorových technologií a přístupů k programování. Potřebují tedy spolehlivý nástroj, který jim pomůže zvolit optimální cestu. Q-skóre je nezávislé na typu hardwaru a nabízí objektivní, jednoduché a spravedlivé měřítko, na něž se lze spolehnout,“ říká generální ředitel společnosti Atos Elie Girard.

Co Q-skóre měří?

Dnes se nejčastěji výkon kvantového systému uvádí v kvantových bitech neboli qubitech. Kvantové bity jsou však volatilní a značně se liší kvalitou (rychlostí, stabilitou, konektivitou atd.) u jednotlivých kvantových technologií (jako jsou supravodivé, iontové, křemíkové, fotonické) a nemají proto ideální vypovídací hodnotu pro účely porovnání výkonu. Oproti tomu se Q-skóre zaměřuje na schopnost řešit známé problémy kombinatorické optimalizace v reálném světě. Kvůli objektivnímu porovnání výkonu a zachování jednotnosti měření využívá Q-skóre ve všech případech standardní problém kombinatorické optimalizace (tzv. problém maximálního řezu, podobný známému problému obchodního cestujícího, viz níže). Skóre se stanovuje z maximálního počtu proměnných v takovém problému, jaké dokáže kvantová technologie optimalizovat (např.: 23 proměnných = 23 Qs).

 Atos plánuje každoročně zveřejňovat seznam nejvýkonnějších kvantových procesorů na světě na základě Q-skóre. První žebříček vyjde v roce 2021 a bude obsahovat aktuální výsledky měření, které provedou sami výrobci. Měření Q-skóre je totiž založené na volně dostupném softwarovém balíčku. Také metodika stanovení Q-skóre bude veřejně dostupná a otevřená analýze.

Bezplatná sada softwaru umožňující spustit Q-skóre na libovolném procesoru bude k dispozici v prvním čtvrtletí roku 2021 a.společnost Atos vyzývá všechny výrobce, aby ji využili a změřili na svých technologiích Q-skóre a zveřejnili výsledky. Atos nicméně tvrdí, že už nyní dokáže odhadnout Q-skóre různých platforem. Tyto odhady zohledňují charakteristiky zveřejněné jejich výrobci. Výsledky se aktuálně pohybují okolo Q-skóre 15 Qs, ale pokrok je rapidní. Před rokem bylo průměrné Q-skóre odhadováno zhruba na 10 Qs a za další rok by mohlo překročit 20 Qs.

Průmyslové využití kvantových počítačů

Rok 2020 se stal bodem zlomu ve vývoji kvantových počítačů, kdy již nacházíme první praktické problémy nebo oblasti využití, kde nelze uplatnit klasické technologie, ale kde by mohly pomoci právě kvantové systémy. Příkladem mohou být úlohy řešení v rámci evropského projektu Next ApplicationS of Quantum Computing (NEASQC). Jedná se o jeden z nejambicióznějších projektů zaměřených na využití současné kvantové techniky a demonstraci její převahy. Na projektu NEASQC se podílí akademické instituce a průmyslové podniky motivované vidinou urychlení svých důležitých procesů pomocí kvantových počítačů. Průmysloví partneři projektu NEASQC uvádí několik příkladů z praxe, kde mohou být kvantové počítače výrazným přínosem:

• Zachytávání oxidu uhličitého podle společnosti Total: studiem zachytávání CO2 získávají vědci informace o interakcích mezi molekulami a mohou lépe porozumět, simulovat a optimalizovat absorpci.
• Chytré dobíjení baterií podle EDF: optimalizace napájení elektrických vozidel u rychlodobíjecích stanic s cílem předcházet frontám a šetřit čas a peníze, pro velké flotily.
• Kvantová metoda Monte Carlo podle HSBC: vývoj efektivních algoritmů, které mohou u současných kvantových počítačů buď nahradit nebo redefinovat metody Monte Carlo a výrazně tak zvýšit efektivitu stanovení cen derivátů nebo modelů řízení rizik.
•  Kvantový systém pravidel podle CESGA: vybudování kvantového systému, který řeší specifický problém s velkým množstvím dat a pravidel při diagnostice a léčbě určitého typu rakoviny prsu (duktálního invazivního karcinomu).

Další informace o projektu NEASQC a uvedených (a dalších) příkladech využití naleznete na stránkách https://neasqc.eu/