Alpha Industries vstupuje do doby kvantové

Titulní vizuál byl vytvořen pomocí generativní AI jako ilustrace. Není fotografií skutečného VLQ ani prostor IT4Innovations. Kvantovou laboratoř na něm symbolicky střeží moje československá vlčice Raven.

Dnes odpoledne jsem poprvé v životě pustil výpočet na skutečném kvantovém počítači. Samotný naplánovaný obvod trval přibližně čtvrt milisekundy, celý vzdálený job se vrátil asi za osm sekund a na konci byl nenápadný sloupeček čísel.

Já se u něj culil jako malý kluk.

Nebyl to průlomový výpočet. Byl to smoke test, tedy první ověření, že se ke stroji umím přihlásit, správně přeložit obvod, poslat jej na fyzický hardware a rozumím tomu, co se mi vrátilo. Právě proto je tahle zdánlivě malá chvíle důležitá: Alpha Industries vstoupila do doby kvantové.

Od finského LUMI k českému VLQ

Začalo to superpočítačem LUMI ve finském Kajaani. Přes evropskou infrastrukturu EuroHPC jsem získal 5 000 GPU-hodin a od července na nich zkoumám, kdy se vyplatí spojit několik otevřených jazykových modelů místo jednoho obřího.

Při vyplňování dalších evropských výzev jsem si všiml, že lze požádat také o kvantové stroje. Jedním z nabízených systémů byl VLQ, první kvantový počítač instalovaný v Česku, provozovaný národním superpočítačovým centrem IT4Innovations při VŠB - Technické univerzitě Ostrava.

Tak jsem požádal.

Projekt se jmenuje Quantum-Assisted Panel Selection for Multi-Model AI Fusion. Dne 20. srpna přišlo schválení: deset QPU-hodin na šest měsíců. Pro malou českou firmu je to ohromná příležitost a současně dobrá zpráva pro ostatní: evropská kvantová infrastruktura není jen výloha pro několik největších laboratoří.

Pilotní výzva EuroHPC je otevřená výzkumníkům, veřejným institucím i průmyslu a přístup je poskytován bezplatně na základě odborně posouzené žádosti. Smyslem je testování metod, sběr výkonových dat, vývoj kódu, workflow a školení.

Kvantum jako služba už není futuristická metafora. Je to evropská infrastruktura, na kterou lze z vlastního počítače poslat běžný program v Pythonu.

Co je vlastně VLQ

VLQ používá 24 supravodivých qubitů uspořádaných do hvězdice kolem centrálního výpočetního rezonátoru. Dodavatelem je IQM Quantum Computers, hostitelem a provozovatelem IT4Innovations. Systém má být propojen s klasickými superpočítači Karolina a LUMI, aby bylo možné stavět hybridní workflow.

Název má hezkou českou stopu. Písmeno V odkazuje na VŠB, L na konsorcium LUMI-Q a Q na quantum. Zároveň se vyslovuje jako „vlk“, příbuzný arktickému vlku, který symbolizuje LUMI.

Hvězdicová topologie je pro náš experiment důležitá. Qubity spolu nekomunikují přímo jako sousedé v mřížce. Interakce procházejí centrálním rezonátorem, což mění způsob překladu obvodu i to, kde se může hromadit šum.

Nejdřív simulátor, potom drahý stroj

Nechtěl jsem přijet ke QPU s přáním a začít metodou pokus-omyl. Ještě před přidělením přístupu jsem proto postavil vlastní VLQ Lab, kde lze obvody, výběr qubitů a plánovanou experimentální kampaň zkoušet v prohlížeči.

Jako jeden z podkladů posloužil repozitář JiriTomcala/FakeVLQ, který obsahuje tři veřejné snímky kalibračních dat z března a května 2026 a kód pro sestavení falešného backendu. Repozitář třetí strany je mimořádně užitečný, ale nemá podrobný README ani jasně popsanou provenienci všech dat. Výsledky z něj proto používám jako pracovní model, nikoli jako oficiální aktuální kalibraci IT4Innovations.

Tahle příprava umožnila zapsat predikce předem. Převod QUBO na Isingův Hamiltonián jsme ověřili proti přesnému výčtu, QAOA implementaci proti simulátoru Qiskitu a šumové sweepy proběhly na realistickém modelu hvězdicové topologie. Ke stroji jsem tak nepřišel s otázkou „co to asi udělá?“, ale s konkrétním očekáváním, které lze vyvrátit.

Deset řádků Pythonu ke skutečnému kvantovému počítači

Velkou zásluhu na dostupnosti má otevřený software Quantum as a Service od IT4Innovations. Balíček qaas řeší přihlášení přes platformu LEXIS, výběr přiděleného zdroje, překlad obvodu i vyzvednutí výsledku. V mém prostředí vypadal první úspěšný běh v podstatě takto:

from py4lexis.session import LexisSession
from qaas.client import QProvider
from qiskit import QuantumCircuit

token = LexisSession().get_access_token()
backend = QProvider("EU-26-106", token).get_backend("VLQ-EU")

qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure([0, 1], [0, 1])

job = backend.run(backend.transpile(qc), shots=1000)
counts = job.result().get_counts()

Za tou jednoduchostí je velký kus práce českého týmu. Nemusel jsem řešit přímé připojení ke kryostatu, proprietární jazyk ani ruční frontu na vzdáleném serveru. Použil jsem Qiskit a Python, stejné nástroje jako na simulátoru.

Cestou jsem narazil i na chybu v automatické detekci přiděleného zdroje a předal týmu popis i návrh opravy. Přesný název backendu byl funkční workaround. Právě tak má otevřený stack vypadat: uživatel něco rozběhne, najde ostrou hranu a vrátí opravu komunitě.

Proč první úloha nebyla „užitečná“

První běh neměl hledat nový materiál ani vyřešit problém, na kterém selhaly klasické počítače. Měl ověřit celý řetězec. V elektronice se tomu říká smoke test: zařízení poprvé zapnete a nejdřív kontrolujete, zda vůbec žije a nic zásadního není špatně.

Vybral jsem Bellův stav, nejjednodušší netriviální test provázání dvou qubitů:

1. První qubit připravím do superpozice.
2. Operací CNOT ho provážu s druhým.
3. Oba změřím tisíckrát.

Ideální zařízení vrací přibližně polovinu výsledků 00 a polovinu 11. Stavy 01 a 10 jsou chyba. Správnou odpověď tedy znám předem a neměřím, co počítač objevil, ale jak věrně připravený stav udržel.

Výsledek: 94,2 procenta správného signálu

Celkem tedy 94,2 % správného signálu. Simulátor postavený na snímku z 25. května čekal 91,8 %, reálný běh dopadl o 2,4 procentního bodu lépe.

To je povzbudivé, ale ještě ne důkaz, že se stroj od května přesně o 2,4 bodu zlepšil. U tisíce měření je 95% interval pro pozorovaný podíl zhruba plus minus 1,5 procentního bodu a také simulovaná predikce má vlastní nejistoty. Navíc porovnáváme srpnový hardware s květnovým kalibračním snímkem. Poctivý závěr zní: model nebyl přehnaně optimistický a skutečný výsledek je s jeho očekáváním rozumně slučitelný.

Zajímavější než celkové skóre je asymetrie

Chybné stavy nebyly rovnoměrné: 10 se objevilo 46krát, 01 jen 12krát. Simulátor přitom u předchozích kalibrací očekával obě chyby přibližně symetricky.

Jedna pracovní hypotéza souvisí s hvězdicovou architekturou. Při překladu obvodu může jeden qubit absolvovat přes rezonátor jinou cestu a více operací MOVE než druhý. Stejně dobře ale může jít o aktuální čtecí chyby, mapování logických qubitů, korelovaný šum nebo detail kompilace. Z jednoho běhu příčinu určit nelze. Další experiment proto zopakuje obvod na více dvojicích, prohodí jejich role a porovná výsledek s aktuální kalibrací.

Tohle je přesně důvod, proč nestačí simulátor. Model vám řekne, co by se mělo stát podle známých chyb. Hardware ukáže, kterou část reality jste do modelu ještě nezapsali.

Kvantový čip není neměnná tabulka

Veřejné kalibrační snímky ukazují výrazný drift jednotlivých qubitů. Složené skóre je v grafu tím lepší, čím je nižší.

Mezi dvěma snímky vzdálenými pouhé čtyři dny se seznam dvanácti nejlepších qubitů překrýval jen v devíti pozicích. Praktický důsledek je zásadní: výběr qubitů nelze bezpečně připravit týdny dopředu. Musí vycházet z čerstvého stavu stroje.

Při prvním připojení navíc backend zpřístupnil 23 jmen fyzických qubitů a v seznamu chyběl QB3. To neznamená, že se oficiální kapacita VLQ změnila z 24 na 23. Znamená to pouze, že v daném okamžiku API nabízelo 23 qubitů. Pro kód je však důležité mapovat podle jmen, nikoli slepě předpokládat, že index 2 znamená QB3.

Co budeme na VLQ skutečně zkoumat

Bellův stav byl nultý kilometr. Schválený projekt řeší praktickou otázku z našeho výzkumu fúze jazykových modelů: jak vybrat nejlepší panel modelů, aby se jejich chyby doplňovaly, kvalita byla vysoká a výpočetní cena zůstala rozumná.

S párovými vztahy mezi modely lze úlohu zapsat jako QUBO a hledat řešení pomocí QAOA, hybridního kvantově-klasického algoritmu. Plán má čtyři stupně:

1. Malé ověřitelné instance: dvacet úloh s pěti až šesti qubity proti přesnému klasickému řešení.
2. Panel dvanácti modelů: změřit, kolik opakování je potřeba k nalezení optima se zvolenou jistotou.
3. Rozšíření na osmnáct qubitů: porovnat celou distribuci s ideální a zašuměnou simulací.
4. Metodika: kalibrovat šumový model a porovnat výchozí routing s vlastním úspornějším rozvrhem operací MOVE.

Do osmnácti modelů správnou odpověď ještě dopočítáme hrubou silou na LUMI. To je výhoda, ne slabina. Dokud se učíme stroji důvěřovat, potřebujeme úlohy, u kterých známe pravdu. Teprve potom má smysl přejít k velikosti, kde klasické přesné řešení prakticky nezískáme.

Češi postavili přístupnou kvantovou infrastrukturu

Na celém příběhu mě těší ještě něco: velká část cesty vede přes práci českých týmů. IT4Innovations nejen hostí a provozuje první český kvantový počítač, ale buduje také dokumentaci, podporu a otevřenou softwarovou vrstvu, díky níž lze systém používat na dálku.

Samozřejmě jsem narazil na slepé uličky. Nová infrastruktura se teprve zabydluje a dokumentace ani klient nejsou bez chyby. Podstatné ale je, že za nimi byli lidé, kteří reagovali, pomohli a chtěli ostré hrany opravit. Zvláštní poděkování patří týmu IT4Innovations, Jakubu Siwkovi a lidem kolem VLQ a QaaS, kteří z prvního přístupu neudělali zkoušku zasvěcenosti.

Evropa tím dělá správnou věc. Nestačí kvantový počítač koupit a vystavit. Hodnota vzniká teprve tehdy, když se k němu dostanou výzkumníci, startupy, firmy a studenti, mohou na něm chybovat, měřit a výsledky vracet komunitě.

Jak si o přístup říct

EuroHPC otevřelo kvantový pilot v červnu 2026. Žádosti se podávají přes EuroHPC Access Platform a jsou vyhodnocovány v pravidelných uzávěrkách. České výzkumné organizace mohou využít také grantové soutěže IT4Innovations; další země konsorcia LUMI-Q mají své národní cesty.

Dobrá žádost nemusí předstírat kvantovou revoluci. Ta naše obsahovala:

• konkrétní problém a důvod, proč nestačí pouze simulátor,
• hotový a ověřený lokální prototyp,
• předem zapsané hypotézy a měřitelné cíle,
• realistický počet jobů, shotů a qubitů,
• plán srovnání proti známému klasickému řešení,
• závazek zveřejnit pipeline, data a získané zkušenosti.

Příprava je důležitější než velikost firmy. Kvantový čas je vzácný, ale cesta k němu může začít docela obyčejně: dobrou otázkou, Pythonem a poctivě postaveným simulátorem.

Co dáváme zpět

Projekt není tajný. Pipeline, experimentální protokoly, analytické skripty a výsledky chceme postupně zveřejnit. Už první den vznikl reprodukovatelný záznam naměřených counts, porovnání se třemi simulovanými kalibracemi, seznam technických poznatků a návrh opravy klientské knihovny.

Největší hodnota prvního kvantového běhu není číslo 94,2 %. Je to okamžik, kdy se z abstraktní technologie stane měřitelný inženýrský systém, na který umíme položit přesnou otázku.

V době kvantové jsme tedy nevstoupili tím, že bychom dokázali kvantovou převahu. Vstoupili jsme do ní mnohem střízlivěji: poprvé jsme poslali obvod na skutečný český stroj, dostali data, našli rozdíl proti modelu a víme, jaký experiment má následovat.

A přesně tak má věda začínat.

Zdroje a poděkování

• IT4Innovations: VLQ kvantový počítač
• IT4Innovations: VLQ je dostupný výzkumníkům a firmám
• EuroHPC JU: otevření pilotního přístupu ke kvantovým počítačům
• IT4Innovations: Quantum as a Service
• JiriTomcala/FakeVLQ
• Qiskit

Projekt EU-26-106 na VLQ byl podpořen prostřednictvím pilotní kvantové výzvy EuroHPC JU. Experimenty na LUMI probíhají v projektu EHPC-AIF-2026PG01-843. This work was supported by the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic through the e-INFRA CZ (ID: 90254).