Článek
Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.
Kvantové počítače znějí pro většinu lidí jako science fiction. Ve skutečnosti jde přitom o oblast, která v posledních letech získává obrovskou pozornost vědců, politiků, ale i investorů. Tyto stroje totiž mají potenciál řešit konkrétní třídy úloh, u nichž mohou klasické superpočítače narážet na své limity – od úkolů na modelování složitých molekul přes optimalizaci logistických řetězců až po vývoj nových materiálů.
Vysvětlit, jak kvantový počítač funguje, je těžké, protože princip je jiný než u klasických strojů. Místo klasických bitů (0 nebo 1) používá takzvané qubity, které se chovají trochu jako mince točící se ve vzduchu: nejsou ještě 0 ani 1, jsou „obojí najednou“. Teprve když je „zastavíme“ měřením, padne 0 nebo 1.
Síla kvantových počítačů není v tom, že by magicky zkusily všechny možnosti najednou. Jde o to, že díky jevům zvaným superpozice, provázání a interference umí zesílit správné odpovědi a potlačit ty špatné — podobně jako když se vlny umí sčítat a rušit. To může u vybraných úloh (např. simulace molekul nebo některé speciální vyhledávání) přinést výrazné zrychlení proti klasickým počítačům.
Důležité také je, že dnešní kvantové stroje jsou zatím malé a „šumové“ (náchylné k chybám). V praxi už zvládají některé experimentální úlohy, ale široká převaha třeba v běžné logistice zatím prokázaná není. Vývoj ale rychle postupuje.
„Síla kvantového počítání spočívá hlavně v takzvané provázanosti stavů,“ vysvětluje pro SZ Byznys Marek Lampart, vedoucí Laboratoře kvantových výpočtů IT4Innovations a profesor na VŠB – Technické univerzitě Ostrava. „Pokud změníte stav jednoho qubitu, okamžitě se to projeví na druhém. Právě to otevírá cestu k exponenciálnímu zrychlení oproti klasickým počítačům.“
Vysoké nároky, velká očekávání
Jenže mezi teorií a praxí je zatím stále propast. Stroje jsou náchylné k chybám a vyžadují extrémní podmínky – třeba teploty blízké absolutní nule, tedy −273,15 °C. Přesto se velcí hráči i menší specializované firmy předhánějí, kdo přijde s prvním opravdu použitelným kvantovým počítačem. Lákadlo výsledku je obrovské.
Lampart připomíná, že dnešní stroje jsou pořád spíše experimentální. „Nemají zatím tolik qubitů, aby na nich bylo možné dosáhnout takzvané kvantové výhody. Nicméně už dnes se dostáváme do fáze, kdy výkon kvantových čipů začíná být srovnatelný se superpočítačem – říká se tomu quantum utility. To je podle mě mezikrok, kdy už stroje nejdou považovat jen za hračky,“ dodává.
Co je kvantový počítač?
Klasické počítače využívají binární operace. Zjednodušeně řečeno pracují s přepínači (bity), které mohou mít hodnotu buď nula, nebo jedna. Kvantové počítače překračují logiku klasických počítačů. Pracují s tzv. kvantovými bity (qubity). Využívají kvantové jevy, jako je superpozice, provázání nebo interference.
Kvantové počítače současnosti vyžadují ke svému provozu přísně kontrolované prostředí. Na fotografii vědkyně IBM ve výzkumném centru v německém Ehningenu.
„Možná jste slyšeli, že qubit může být zároveň nula i jedna. To není úplně přesné,“ vysvětluje magazín Wired. „Qubit má určitou pravděpodobnost, že skončí jako jedna, a pravděpodobnost, že skončí jako nula. Asi jako mince, kterou hodíte do vzduchu, má jistou šanci, že po dopadu ukáže orla, nebo pannu.“
Právě tato vyhlídka láká i ty největší hráče v technologickém světě, kteří se snaží být u zrodu nové éry výpočetní techniky. V první linii stojí technologičtí giganti s dostatkem peněz. Například IBM pravidelně zveřejňuje své „roadmapy“, tedy plán postupného navyšování výkonu a spolehlivosti procesorů. Firma spolu s partnery testuje využití kvantových algoritmů například i v bankovnictví a finančních službách.
Google zase představil procesor s názvem Willow, který zvládl výpočet, jenž by klasickému superpočítači trval déle, než je stáří vesmíru. Microsoft naopak sází na jiný přístup a vyvíjí tzv. topologické qubity, které by měly být stabilnější. A Amazon propojuje kvantové technologie se svým cloudem pod značkou Braket.
Burzovní horská dráha
Velké technologické firmy tak neustále posouvají hranice možností a ukazují, že kvantové počítače už nejsou jen akademickým experimentem. To si uvědomují i investoři, kteří začínají sázet na to, že právě z tohoto oboru může vzejít další velká technologická hvězda – podobně jako kdysi Nvidia z polovodičů nebo Tesla z elektromobility. Jejich očekávání se už promítá do cen akcií firem, které se na kvantové výpočty specializují.
Vedle gigantů existují i čistě „kvantové“ firmy, které se obchodují na burze. Například IonQ využívá tzv. iontové pasti – speciální zařízení, které pomocí elektromagnetického pole udržuje jednotlivé atomy v prostoru, aby mohly sloužit jako qubity. Daří se jí postupně zvyšovat tržby, které za poslední kvartál přesáhly 20 milionů dolarů.
Právě IonQ byl v roce 2021 první kvantovou firmou na newyorské burze NYSE. Od té doby jeho akcie vystřelily více než pětinásobně.
Společnost D-Wave pak vsází na jiný model výpočtu, tzv. kvantové žíhání (metodu specializovanou na hledání optimálních řešení), a zaměřuje se hlavně na složité logistické a plánovací problémy.
Rigetti Computing zůstává v segmentu supravodivých qubitů, ale zatím spíše hledá stabilní obchodní model. A na burze je i menší společnost Quantum Computing, která sází spíše na softwarové nástroje a hybridní přístupy, i když její význam na trhu je zatím omezený.
Zajímavým jménem je i Quantinuum, společný podnik Honeywellu a startupu Cambridge Quantum. Firma zatím není na burze, ale její poslední investiční kolo, vedené mimo jiné fondem NVentures od Nvidie, ji v roce 2025 ocenilo přibližně na 10 miliard dolarů. Quantinuum se tak řadí k nejcennějším soukromým kvantovým firmám na světě.
I v Evropě se ale objevují firmy, které dokazují, že kvantové technologie nejsou jen americkou doménou. Jedním z nejviditelnějších příkladů je finské IQM, které se během několika let stalo jedním z nejrychleji rostoucích hráčů v oboru. „IQM vzniklo v roce 2018 v podstatě na zelené louce a během několika let vyrostlo na 350 zaměstnanců z 50 zemí světa,“ uvádí Lampart.
„To ukazuje, že kapitál nechybí. Největší problém je dnes nedostatek odborníků, kteří by ten obrovský vývoj táhli dál,“ říká profesor ostravské univerzity.
Kvantové akcie jsou pro investory velkým lákadlem – a zároveň zdrojem infarktových stavů. Jen v posledním roce akcie IonQ připsaly přes 600 procent a D-Wave dokonce přes 2 500 procent. Ceny se ale často chovají jako na horské dráze – během pár dnů mohou vyskočit o desítky procent, aby se vzápětí propadly.
Každá zpráva o technologickém průlomu nebo novém vládním kontraktu hýbe trhem dramaticky nahoru i dolů.
Podle Tomáše Cverny, analytika brokerské společnosti XTB, se zájem investorů opírá především o obrovský potenciál využití napříč odvětvími, ale realita zatím za očekáváním zaostává.
„Kvantový computing může řešit problémy, na které umělá inteligence nestačí. Přesto se nacházíme ve velmi brzké fázi rozvoje této technologie, na což se mi zdá, že investoři neberou ohled,“ říká pro SZ Byznys.
Důkazem jsou podle něj vysoké valuace – například akcie IonQ se dnes prodávají za více než 226násobek očekávaných letošních tržeb.
„Reálných základů pro tak vysoké valuace v oblasti kvantového computingu moc není. Přehnané ceny bez silného fundamentu naznačují známky bubliny,“ dodává analytik. Podle něj je navíc největším rizikem krátkodobě vysoká volatilita.
„Pokud investoři očekávají rychlou návratnost, nemusí se dočkat. Kvantové počítače jsou spíše záležitostí příštích 10 až 15 let. To znamená, že ten, kdo investuje dnes, musí být připraven na pohyby akcií o jednotky procent denně,“ upozorňuje Cverna.
Kvantové akcie pod lupou
- Ztráty místo zisků
Veřejně obchodované společnosti zaměřené na kvantové počítání – IonQ, D-Wave, Rigetti a Quantum Computing – mají společné to, že stále hospodaří se ztrátou. Výnosy rostou jen pozvolna, zatímco náklady na vývoj a provoz zůstávají vysoké.
- Hotovost k dispozici, tempo čerpání rychlé
Firmy si v uplynulých letech vytvořily finanční polštář díky emisím akcií. Na účtech mají stovky milionů dolarů, v některých případech i více než půl miliardy. Současně však vykazují výrazné „pálení hotovosti“ – každé čtvrtletí utratí desítky milionů dolarů a bez pravidelného přísunu kapitálu by se jejich pozice rychle zhoršila.
Podle Lamparta je však dobré sledovat nejen akcie, ale i širší ekonomické souvislosti. „Jen z veřejných rozpočtů už do kvantových technologií nateklo kolem 45 miliard dolarů – třetinu z toho dala samotná Čína. Soukromé investice, od Amazonu, Siemensu, Volkswagenu a dalších, budou ale daleko vyšší. Američané tomu dnes říkají quantum economy – obor je už tak velký, že prostě nemůže padnout,“ říká.
Lampart dodává, že do roku 2035 se odhaduje velikost trhu na zhruba 1,3 bilionu dolarů. Pro akcie to znamená směs velkých příležitostí i značného rizika. A právě to otevírá otázku, která se objevuje čím dál častěji:
Je už trh v bublině?
Na tuto otázku dnes neexistuje jednoznačná odpověď. Čistě kvantové tituly se obchodují za násobky tržeb, které jsou vysoko i ve srovnání s dot-com boomem nebo „covidovými“ akciemi jako Zoom či Peloton. To vedlo některé analytiky k varování, že část menších kvantových hráčů může být v případě zklamání investorů ohrožena prudší korekcí.
Skeptiky posílil i lednový výrok šéfa Nvidie Jensena Huanga, který prohlásil, že „velmi užitečné kvantové počítače jsou 15 až 30 let daleko“. Tento komentář přispěl k sektorové nervozitě a výkyvům cen některých titulů. Odborníci jako teoretik Scott Aaronson navíc varují před „nafukováním slibů“ a připomínají, že řada údajně průlomových výsledků má k praktické výhodě ještě daleko.
První kvantový počítač v ČR
- V národním superpočítačovém centru IT4Innovations při VŠB-Technické univerzitě Ostrava byl 23. září slavnostně spuštěn první kvantový počítač v Česku. Počítač pojmenovaný VLQ je v Evropě druhým veřejně dostupným takovým počítačem.
- VLQ bude dostupný pro evropské výzkumné instituce, univerzity, průmyslové firmy i veřejný sektor. Počítač stál zhruba 125 milionů korun. Polovinu nákladů zaplatil společný evropský podnik pro vysoce výkonné počítání EuroHPC JU, druhou polovinu evropské konsorcium LUMI-Q, které počítač bude provozovat.
Pohled shora na ředicí ledničku – klíčovou součást kvantového počítače.
Zdroj: VŠB – Technická univerzita Ostrava
Optimisté naopak vidí naději už dnes. John Preskill, profesor teoretické fyziky na Caltechu, upozorňuje, že užitečné aplikace mohou přijít ještě před stroji s plně opravenými chybami. A pilotní projekt HSBC s IBM ukázal konkrétní byznysový dopad – hybridní kvantové algoritmy zlepšily předpověď plnění dluhopisových obchodů přibližně o třetinu.
„Technologie se dostala na hranici, kdy už to nejsou jen laboratorní hračky,“ shrnuje Lampart. „I kdybychom zatím nedosáhli kvantové výhody, kvantové stroje mají už dnes smysl díky své energetické efektivitě.“
Potenciál vs. Nejistota
Spojené státy do kvantových technologií masivně investují. V rámci národní iniciativy proudí peníze do výzkumu a také do nové oblasti zvané post-kvantová kryptografie. Vláda totiž nechce čekat, až budou počítače schopné prolomit dnešní šifry – pracuje na standardech, které mají citlivá data ochránit i před „kvantovou hrozbou“. Právě snadné prolomení těch nejlepších šifrovacích nástrojů je totiž jednou z možností těchto počítačů.
Soukromý sektor mezitím hledá první praktické využití. Banky testují kvantové algoritmy pro obchodování, chemické firmy pro vývoj katalyzátorů a farmacie pro modelování proteinů. Zatím jde spíš o experimenty, ale první „ostrý“ dopad na byznys může přijít už v příštích letech.
Analytici se shodují, že výraznější praktické průlomy u konkrétních úloh by mohly přijít směrem ke konci této dekády, zatímco plně chybově opravené univerzální stroje budou pravděpodobně později. Kvantové počítače mohou v příštích desetiletích změnit svět podobně jako kdysi internet. Jen cesta k tomu bude ještě dlouhá a plná výkyvů – technologických i burzovních.
„Karolina v Ostravě, největší superpočítač v Česku, má příkon kolem 800 kilowattů. Největší světové stroje berou až 40 megawattů. Náš kvantový počítač v Ostravě ale potřebuje jen 25 kilowattů,“ upozorňuje Lampart.
„Je tedy výrazně zelenější. I kdybychom neměli kvantovou výhodu, budeme schopni nahradit část energeticky náročných výpočtů kvantovými stroji. To je důvod, proč v tom investoři vidí budoucnost,“ shrnuje odborník na kvantové výpočty.
