Alpha Industries vstupuje do kvantovej éry

Titulný vizuál bol vytvorený pomocou generatívnej AI ako ilustrácia. Nie je fotografiou skutočného VLQ ani priestorov IT4Innovations. Kvantové laboratórium na ňom symbolicky stráži moja československá vlčica Raven.

Dnes popoludní som prvýkrát v živote spustil výpočet na skutočnom kvantovom počítači. Samotný naplánovaný obvod trval približne štvrť milisekundy, celý vzdialený job sa vrátil asi za osem sekúnd a na konci bol nenápadný stĺpec čísel.

Usmieval som sa ako malý chlapec.

Nebol to prelomový výpočet. Bol to smoke test, teda prvé overenie, že sa k stroju viem prihlásiť, správne preložiť obvod, poslať ho na fyzický hardvér a rozumiem tomu, čo sa mi vrátilo. Práve preto je táto zdanlivo malá chvíľa dôležitá: Alpha Industries vstúpila do kvantovej éry.

Od fínskeho LUMI k českému VLQ

Začalo sa to superpočítačom LUMI vo fínskom Kajaani. Cez európsku infraštruktúru EuroHPC som získal 5 000 GPU-hodín a od júla na nich skúmam, kedy sa oplatí spojiť niekoľko otvorených jazykových modelov namiesto jedného obrovského.

Pri prezeraní ďalších európskych výziev som si všimol, že možno požiadať aj o kvantové stroje. Jedným z ponúkaných systémov bol VLQ, prvý kvantový počítač nainštalovaný v Česku, prevádzkovaný národným superpočítačovým centrom IT4Innovations pri VŠB - Technickej univerzite Ostrava.

Tak som požiadal.

Projekt sa volá Quantum-Assisted Panel Selection for Multi-Model AI Fusion. Dňa 20. augusta prišlo schválenie: desať QPU-hodín na šesť mesiacov. Pre malú českú firmu je to obrovská príležitosť a zároveň dobrá správa pre ostatných: európska kvantová infraštruktúra nie je iba výkladom pre niekoľko najväčších laboratórií.

Pilotná výzva EuroHPC je otvorená výskumníkom, verejným inštitúciám aj priemyslu. Bezplatný prístup sa udeľuje na základe odborného posúdenia a slúži na testovanie metód, zber výkonnostných údajov, vývoj kódu, workflow a školenia.

Kvantum ako služba už nie je futuristická metafora. Je to európska infraštruktúra, na ktorú možno z vlastného počítača poslať bežný program v Pythone.

Čo je vlastne VLQ

VLQ používa 24 supravodivých qubitov usporiadaných do hviezdice okolo centrálneho výpočtového rezonátora. Dodávateľom je IQM Quantum Computers, hostiteľom a prevádzkovateľom IT4Innovations. Systém má byť prepojený s klasickými superpočítačmi Karolina a LUMI, aby bolo možné budovať hybridné workflow.

Názov má peknú českú stopu. Písmeno V odkazuje na VŠB, L na konzorcium LUMI-Q a Q na quantum. Spolu znie ako české slovo vlk, príbuzný arktického vlka, ktorý symbolizuje LUMI.

Hviezdicová topológia je pre náš experiment dôležitá. Qubity spolu nekomunikujú priamo ako susedia v mriežke. Interakcie prechádzajú centrálnym rezonátorom, čo mení spôsob prekladu obvodu aj to, kde sa môže hromadiť šum.

Najprv simulátor, potom drahý stroj

Nechcel som prísť ku QPU so želaním a začať metódou pokus-omyl. Ešte pred pridelením prístupu som preto postavil vlastný VLQ Lab, kde možno obvody, výber qubitov a plánovanú experimentálnu kampaň skúšať v prehliadači.

Ako jeden z podkladov poslúžil repozitár JiriTomcala/FakeVLQ, ktorý obsahuje tri verejné snímky kalibračných dát z marca a mája 2026 a kód na zostavenie falošného backendu. Repozitár tretej strany je mimoriadne užitočný, ale nemá podrobný README ani jasne opísanú provenienciu všetkých dát. Výsledky z neho preto používam ako pracovný model, nie ako oficiálnu aktuálnu kalibráciu IT4Innovations.

Táto príprava umožnila zapísať predikcie vopred. Prevod QUBO na Isingov Hamiltonián sme overili proti presnému výpočtu, QAOA implementáciu proti simulátoru Qiskit a šumové sweepy na realistickom modeli hviezdicovej topológie. Ku stroju som tak neprišiel s otázkou „čo to asi urobí?“, ale s konkrétnym očakávaním, ktoré možno vyvrátiť.

Desať riadkov Pythonu ku skutočnému kvantovému počítaču

Veľkú zásluhu na dostupnosti má otvorený softvér Quantum as a Service od IT4Innovations. Balík qaas rieši prihlásenie cez platformu LEXIS, výber prideleného zdroja, preklad obvodu aj vyzdvihnutie výsledku. V mojom prostredí vyzeral prvý úspešný beh v podstate 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 touto jednoduchosťou je veľký kus práce českého tímu. Nemusel som riešiť priame pripojenie ku kryostatu, proprietárny jazyk ani ručný rad na vzdialenom serveri. Použil som Qiskit a Python, rovnaké nástroje ako na simulátore.

Cestou som narazil aj na chybu v automatickej detekcii prideleného zdroja a odovzdal tímu opis aj návrh opravy. Presný názov backendu bol funkčný workaround. Práve tak má otvorený stack vyzerať: používateľ niečo reálne spustí, nájde ostrú hranu a vráti opravu komunite.

Prečo prvá úloha nebola „užitočná“

Prvý beh nemal hľadať nový materiál ani vyriešiť problém, na ktorom zlyhali klasické počítače. Mal overiť celý reťazec. V elektronike sa tomu hovorí smoke test: zariadenie prvýkrát zapnete a najprv kontrolujete, či vôbec žije a nič zásadné nie je zle.

Vybral som Bellov stav, najjednoduchší netriviálny test previazania dvoch qubitov:

1. Prvý qubit pripravím do superpozície.
2. Operáciou CNOT ho previažem s druhým.
3. Oba zmeriam tisíckrát.

Ideálne zariadenie vracia približne polovicu výsledkov 00 a polovicu 11. Stavy 01 a 10 sú chyba. Správnu odpoveď poznám vopred a nemeriam, čo počítač objavil, ale ako verne pripravený stav udržal.

Výsledok: 94,2 percenta správneho signálu

Celkovo teda 94,2 % správneho signálu. Simulátor postavený na snímke z 25. mája očakával 91,8 %, reálny beh dopadol o 2,4 percentuálneho bodu lepšie.

To je povzbudivé, ale ešte nie dôkaz, že sa stroj od mája presne o 2,4 bodu zlepšil. Pri tisíci meraniach je približný 95% interval pozorovaného podielu plus-mínus 1,5 percentuálneho bodu a simulovaná predikcia má vlastné neistoty. Navyše porovnávame augustový hardvér s májovou kalibračnou snímkou. Poctivý záver znie: model nebol prehnane optimistický a fyzický výsledok je s jeho očakávaním rozumne zlučiteľný.

Zaujímavejšia než celkové skóre je asymetria

Chybné stavy neboli rovnomerné: 10 sa objavilo 46-krát, 01 len 12-krát. Simulátor pritom pri starších kalibráciách očakával obe chyby približne symetricky.

Jedna pracovná hypotéza súvisí s hviezdicovou architektúrou. Pri preklade obvodu môže jeden qubit absolvovať cez rezonátor inú cestu a viac operácií MOVE než druhý. Rovnako dobre však môže ísť o aktuálne chyby čítania, mapovanie logických qubitov, korelovaný šum alebo detail kompilácie. Z jedného behu príčinu určiť nemožno. Ďalší experiment preto zopakuje obvod na viacerých dvojiciach, prehodí ich úlohy a porovná výsledok s čerstvou kalibráciou.

To je presne dôvod, prečo nestačí simulátor. Model povie, čo by sa malo stať podľa známych chýb. Hardvér ukáže, ktorú časť reality sme do modelu ešte nezapísali.

Kvantový čip nie je nemenná tabuľka

Verejné kalibračné snímky ukazujú výrazný drift jednotlivých qubitov. Zložené skóre je v grafe tým lepšie, čím je nižšie.

Medzi dvoma snímkami vzdialenými iba štyri dni sa zoznam dvanástich najlepších qubitov prekrýval len v deviatich pozíciách. Praktický dôsledok je zásadný: výber qubitov nemožno bezpečne pripraviť týždne dopredu. Musí vychádzať z čerstvého stavu stroja.

Pri prvom pripojení backend sprístupnil 23 mien fyzických qubitov a v zozname chýbal QB3. To neznamená, že sa oficiálna kapacita VLQ zmenila z 24 na 23. Znamená to iba, že v danom okamihu API ponúkalo 23 qubitov. Kód však musí mapovať podľa mien, nie slepo predpokladať, že index 2 znamená QB3.

Čo budeme na VLQ skutočne skúmať

Bellov stav bol nultý kilometer. Schválený projekt rieši praktickú otázku z nášho výskumu fúzie jazykových modelov: ako vybrať najlepší panel modelov, aby sa ich chyby dopĺňali, kvalita bola vysoká a výpočtová cena zostala rozumná.

S párovými vzťahmi medzi modelmi možno úlohu zapísať ako QUBO a hľadať riešenie pomocou QAOA, hybridného kvantovo-klasického algoritmu. Plán má štyri stupne:

1. Malé overiteľné inštancie: dvadsať úloh s piatimi až šiestimi qubitmi proti presnému klasickému riešeniu.
2. Panel dvanástich modelov: zmerať, koľko opakovaní je potrebných na nájdenie optima so zvolenou istotou.
3. Rozšírenie na osemnásť qubitov: porovnať celú distribúciu s ideálnou a zašumenou simuláciou.
4. Metodika: kalibrovať šumový model a porovnať východiskový routing s vlastným úspornejším rozvrhom operácií MOVE.

Do osemnástich modelov správnu odpoveď ešte dopočítame hrubou silou na LUMI. To je výhoda, nie slabina. Kým sa učíme stroju dôverovať, potrebujeme úlohy, pri ktorých poznáme pravdu. Až potom má zmysel prejsť k veľkosti, kde klasické presné riešenie prakticky nezískame.

Česi postavili dostupnú kvantovú infraštruktúru

Na celom príbehu ma teší ešte niečo: veľká časť cesty vedie cez prácu českých tímov. IT4Innovations nielen hostí a prevádzkuje prvý český kvantový počítač, ale buduje aj dokumentáciu, podporu a otvorenú softvérovú vrstvu, vďaka ktorej možno systém používať na diaľku.

Samozrejme som narazil na slepé uličky. Nová infraštruktúra sa ešte len zabýva a dokumentácia ani klient nie sú bez chyby. Podstatné však je, že za nimi boli ľudia, ktorí reagovali, pomohli a chceli ostré hrany opraviť. Osobitné poďakovanie patrí tímu IT4Innovations, Jakubovi Siwekovi a ľuďom okolo VLQ a QaaS, ktorí z prvého prístupu neurobili skúšku zasvätenosti.

Európa tým robí správnu vec. Nestačí kvantový počítač kúpiť a vystaviť. Hodnota vzniká až vtedy, keď sa k nemu dostanú výskumníci, startupy, firmy a študenti, môžu na ňom chybovať, merať a výsledky vracať komunite.

Ako požiadať o prístup

EuroHPC otvorilo kvantový pilot v júni 2026. Žiadosti sa podávajú cez EuroHPC Access Platform a vyhodnocujú sa v pravidelných uzávierkach. České výskumné organizácie môžu využiť aj grantové súťaže IT4Innovations; ďalšie krajiny konzorcia LUMI-Q majú svoje národné cesty.

Dobrá žiadosť nemusí predstierať kvantovú revolúciu. Tá naša obsahovala:

• konkrétny problém a dôvod, prečo nestačí iba simulátor,
• hotový a overený lokálny prototyp,
• vopred zapísané hypotézy a merateľné ciele,
• realistický počet jobov, shotov a qubitov,
• plán porovnania proti známemu klasickému riešeniu,
• záväzok zverejniť pipeline, dáta a získané skúsenosti.

Príprava je dôležitejšia než veľkosť firmy. Kvantový čas je vzácny, ale cesta k nemu sa môže začať celkom obyčajne: dobrou otázkou, Pythonom a poctivo postaveným simulátorom.

Čo dávame späť

Projekt nie je tajný. Pipeline, experimentálne protokoly, analytické skripty a výsledky chceme postupne zverejniť. Už prvý deň vznikol reprodukovateľný záznam nameraných counts, porovnanie s tromi simulovanými kalibráciami, zoznam technických poznatkov a návrh opravy klientskej knižnice.

Najväčšia hodnota prvého kvantového behu nie je číslo 94,2 %. Je to okamih, keď sa z abstraktnej technológie stane merateľný inžiniersky systém, ktorému vieme položiť presnú otázku.

Do kvantovej éry sme teda nevstúpili tým, že by sme dokázali kvantovú prevahu. Vstúpili sme do nej oveľa triezvejšie: prvýkrát sme poslali obvod na skutočný český stroj, dostali dáta, našli rozdiel oproti modelu a vieme, aký experiment má nasledovať.

A presne tak sa má veda začínať.

Zdroje a poďakovanie

• IT4Innovations: kvantový počítač VLQ
• IT4Innovations: VLQ je dostupný výskumníkom a firmám
• EuroHPC JU: otvorenie pilotného kvantového prístupu
• IT4Innovations: Quantum as a Service
• JiriTomcala/FakeVLQ
• Qiskit

Projekt EU-26-106 na VLQ bol podporený prostredníctvom pilotnej kvantovej výzvy EuroHPC JU. Experimenty na LUMI prebiehajú v projekte 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).