Kvantový počítač: jak funguje a co umí VLQ v Ostravě

Kvantový procesor ve zlatém pouzdře s modrými vlnami v prostředí kryogenního zařízení
Kvantový procesor a jeho technické zázemí v konceptuálním zobrazení. · AI ilustrace vytvořená pro Exotech

Kvantový počítač využívá vlastnosti kvantových stavů k výpočtům, které se řídí jinými pravidly než práce běžného procesoru. V Česku už nejde jen o obrázek ze zahraniční laboratoře. V Ostravě stojí VLQ, zařízení s 24 fyzickými qubity. Aby jeho význam dával smysl, je potřeba rozlišit tři věci: jak kvantový výpočet funguje, co zvládne konkrétní stroj a co od této technologie teprve očekáváme.

Daniel Kříž

Redakční postřeh

Hlas: Daniel Kříž

“Při příštím oznámení o větším počtu qubitů stojí za to hledat také informaci o korekci chyb. Rozdíl mezi fyzickým a logickým qubitem může být pro posouzení pokroku důležitější než samotný růst čísla v titulku.”

Co je kvantový počítač a čím se liší od běžného

Běžný počítač zpracovává informaci pomocí bitů s hodnotami 0 a 1. Kvantový počítač pracuje s qubity, tedy kvantovými bity. Jejich stav může být superpozicí základních stavů 0 a 1. Výpočet tvoří posloupnost operací, které tento stav mění, a měření, kterým získáme klasický výsledek. Slovo kvantový tedy označuje způsob práce s informací, nikoli prostě mimořádně rychlý procesor.

Qubit není jedna konkrétní součástka, kterou všichni výrobci montují do stejného zařízení. Lze jej vytvořit například pomocí supravodivého obvodu nebo zachyceného iontu. Tyto konstrukce mají odlišné požadavky na řízení i okolní prostředí. Ostravský VLQ patří do skupiny se supravodivými qubity. Při čtení zpráv o jiném kvantovém počítači proto nelze automaticky přenášet všechny jeho vlastnosti na český stroj.

Jak funguje qubit: superpozice, interference a měření

Zkratka „nula i jednička současně“ může posloužit jako první nápověda, ale nedává úplný obrázek. Při měření qubitu v základní bázi dostaneme jedinou hodnotu. Ze superpozice nejde jedním pohledem přečíst dvě odpovědi. Podstatné jsou amplitudy, matematické veličiny, z nichž vycházejí pravděpodobnosti výsledků. Kvantové operace mění právě je.

Užitečné přirovnání nabízí vlnění. Dvě vlny se mohou v jednom místě zesílit a v jiném potlačit. Podobně se při kvantovém výpočtu mohou sčítat či rušit amplitudy. Algoritmus musí tyto vztahy uspořádat tak, aby měření poskytovalo užitečnou informaci. Nestačí vytvořit mnoho možností a čekat, že z nich stroj sám pozná správnou.

Dalším nástrojem je provázání neboli entanglement. Stav více qubitů pak nelze obecně rozdělit na samostatné stavy jednotlivých qubitů. Popisujeme celý systém a vztahy uvnitř něj. Kombinace superpozice, provázání a vhodných operací otevírá jiný prostor pro návrh algoritmů. Pořád je však nutné vědět, jakou otázku výpočtu klademe a jak vyhodnotíme jeho odpověď.

Co na fotografii kvantového počítače skutečně vidíte

Při pohledu na kvantový hardware je dobré oddělit čip od zařízení, které mu vytváří pracovní podmínky. Na snímku níže je kvantový čip společnosti Alice & Bob držený pinzetou. Fotografie ukazuje měřítko samotné součástky. Mnohem rozměrnější konstrukce kolem supravodivých procesorů slouží mimo jiné k chlazení a jejich obsluze.

Kvantový čip Alice & Bob držený pinzetou nad kovovým pouzdrem
Kvantový čip Alice & Bob. Pinzeta a ruka ukazují měřítko součástky. · Nilhope / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

IBM například popisuje testování svých supravodivých čipů v diluční chladničce při 15 milikelvinech. To je 0,015 kelvinu nad absolutní nulou. Tento údaj se týká popsané laboratoře IBM, nikoli naměřené teploty ostravského VLQ. Ukazuje ale, proč fotografie podobných zařízení připomínají spíš složitý laboratorní přístroj než základní desku domácího počítače.

Pro srovnání stojí za pohled i zařízení IQM ve finském Espoo, zachycené v srpnu 2020. Odkrytá soustava ukazuje jednotlivá patra a hustou kabeláž, které pod vnějším krytem běžně nejsou vidět. Zatímco detail čipu výše přibližuje samotnou součástku, tento záběr pomáhá pochopit prostorové uspořádání celého přístroje. Při pohledu na podobné fotografie je proto užitečné rozlišovat malý procesor od rozměrného technického zázemí kolem něj.

Odkrytá patra a kabeláž kvantového počítače IQM ve finském Espoo
Kvantový počítač IQM v Espoo ve Finsku, srpen 2020. · Ragsxl / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Také vysvětlení, jak funguje urychlovač částic LHC, ukazuje, proč samotná ústřední součást nevystihuje celý vědecký přístroj. Při prohlížení technických fotografií se vyplatí ptát, co vykonává vlastní úlohu a co zajišťuje podmínky, řízení nebo měření. Právě toto rozdělení pomáhá nenechat se zmást velikostí a množstvím kabelů.

Kvantový počítač v Ostravě: parametry a cena VLQ

VLQ provozuje národní superpočítačové centrum IT4Innovations při VŠB – Technické univerzitě Ostrava. Zařízení dodala společnost IQM Quantum Computers. Je součástí evropské infrastruktury a projektu konsorcia LUMI-Q. Slavnostní inaugurace proběhla 23. září 2025. To je historický milník, který je dobré odlišit od pozdějšího zpřístupnění výpočetní kapacity uživatelům.

ParametrOstravský VLQ
UmístěníIT4Innovations, VŠB–TUO, Ostrava
TypSupravodivé qubity
Počet24 fyzických qubitů
Propojení qubitůHvězdicová topologie s centrálním rezonátorem
DodavatelIQM Quantum Computers
Celkové náklady na systém5 milionů eur
Spolupráce se superpočítačiKarolina a LUMI

Částka 5 milionů eur je údaj provozovatele o celkových nákladech na systém VLQ. Není to ceníková cena jednoho čipu ani univerzální odpověď na otázku, kolik stojí každý kvantový počítač. Pro srovnávání nabídek by bylo nutné znát rozsah dodávky a služeb. Samotná cenovka bez této informace svádí k podobně nepřesným závěrům jako počet qubitů bez údajů o jejich kvalitě.

Hvězdicová topologie popisuje uspořádání vazeb uvnitř systému. Qubity jsou napojené na centrální rezonátor a konstrukce má omezit potřebu pomocných výměnných operací, označovaných jako swap. Jejich provádění spotřebovává čas a přidává další kroky do výpočtu. Smyslem architektury je lépe využít dobu, po kterou lze s kvantovým stavem spolehlivě pracovat.

Co VLQ umí dnes a kde se hledá budoucí využití

IT4Innovations 14. července 2026 oznámilo, že přístup získalo prvních 16 projektů českých výzkumných organizací, zejména z materiálového výzkumu a informatiky. VLQ umožňuje testovat algoritmy na skutečném kvantovém hardwaru a vyvíjet hybridní výpočty. Ty propojují kvantovou a klasickou část řešení. To je konkrétní současná role stroje, kterou lze popsat bez slibů o okamžité revoluci.

Technická dokumentace uvádí kompatibilitu s prostředími Qiskit a Cirq. Výzkumník tak nemusí začínat od vlastního programovacího jazyka. Propojení s klasickým výpočetním zázemím zároveň připomíná, že kvantový procesor není osamělá náhrada celého datového centra. Je jednou ze součástí širší výpočetní práce, jejíž jednotlivé části potřebují vhodné nástroje.

Mezi zkoumané oblasti patří kvantová chemie, materiálové vědy, optimalizace a strojové učení. Atlas aplikací IT4Innovations shromažďuje příklady z různých odvětví a technologických přístupů. Takový přehled je mapa výzkumných směrů. Nedokazuje, že každou uvedenou úlohu už dnes nejlépe vyřeší právě ostravský počítač.

Představme si tým, který chce zlepšit výpočet vlastností materiálu. Užitečný experiment může ukázat, jak úlohu převést na kvantový obvod, které kroky přinášejí příliš mnoho chyb nebo jak výsledek porovnat s klasickou metodou. I zjištění, že konkrétní postup zatím nepomáhá, má pro další práci hodnotu. Ve zprávě o takovém projektu ale musí být jasné, zda se podařilo ověřit metodu, nebo opravdu prokázat rychlejší či přesnější řešení.

Proč 24 qubitů není jednoduché měřítko výkonu

Počet qubitů je jen část příběhu. IBM při testování čipů sleduje také frekvence qubitů, jejich koherenci a nastavení vazeb. Dokumentace VLQ zase umožňuje dohledat sadu kalibračních dat použitou pro konkrétní úlohu. Výsledek tak není oddělený od stavu zařízení v době výpočtu. Pro čtenáře z toho plyne jednoduchá rada: u tvrzení o výkonu chtějte znát konkrétní úlohu a podmínky měření.

Kvantový stav může narušovat šum a chyby vznikají i při operacích nebo měření. Delší postup proto není automaticky lepší, i kdyby na papíře vypadal elegantně. Důležitou cestou k odolnějším výpočtům je korekce chyb. Ta rozkládá informaci logického qubitu mezi více fyzických qubitů a doplňuje operace pro zacházení s chybami. Vyžaduje tedy další prostředky, nikoli pouhé přejmenování součástek.

Údaj „24 fyzických qubitů“ proto nelze číst jako „24 bezchybných logických qubitů“. Tyto dvě veličiny odpovídají jiným úrovním popisu. Při srovnávání nových strojů se vyplatí hlídat nejen počet, ale i to, co přesně výrobce počítá. Jinak lze snadno postavit vedle sebe čísla, která vypadají srovnatelně jen v titulku.

Stejně opatrně je třeba zacházet se slovem rychlejší. Dobré srovnání musí říct: rychlejší v čem, proti jakému klasickému postupu a s jakou přesností výsledku. Úspěšné spuštění kvantového obvodu a výhodnější vyřešení užitečného problému jsou dvě různé zprávy. Pro rozhodnutí, zda technologii nasadit, je zásadní právě ta druhá. Bez konkrétního měření nemá smysl přepočítávat qubity na výkon notebooku.

Při hodnocení praktického přínosu pomohou ještě dvě otázky. Je cílem získat přesnější výsledek, nebo stejnou přesnost za kratší dobu? A srovnává se pouze krátká operace uvnitř procesoru, nebo celý postup od přípravy úlohy po použitelnou odpověď? Představme si dvě metody, z nichž jedna rychle dokončí dílčí krok, ale potřebuje delší přípravu. Samotný čas tohoto kroku by o vítězi nerozhodl. Stejnou disciplínu má smysl požadovat i u kvantových technologií, místo aby za důkaz sloužilo jen působivé označení stroje.

Kdo může kvantový počítač v Ostravě používat

Čeští výzkumníci mohou žádat o přístup prostřednictvím výzev IT4Innovations. Další cesty vedou přes partnery LUMI-Q a EuroHPC. Po schválení projektu uživatelé získají přístupové údaje a mohou spouštět kvantové obvody přes platformu LEXIS a Python API, ze superpočítače nebo vlastního počítače. Přístup tedy neznamená osobní návštěvu u chladicího zařízení.

Pro zájemce o princip je rozumný první krok menší: projít si jednoduchý kvantový obvod a porozumět jeho měření. Výukový modul IBM Quantum Coins nabízí příklad superpozice i interference a počítá také se simulátorem. Na něm lze nejprve sledovat, co by mělo vyjít v ideálním případě. Teprve potom dává větší smysl ptát se, co do výsledku přidává skutečný hardware.

Co je qubit jednoduše?

Kvantový bit, jehož stav lze řízeně měnit kvantovými operacemi. Při měření v základní bázi získáme 0 nebo 1.

Kde je kvantový počítač v ČR?

VLQ je v Ostravě v centru IT4Innovations při VŠB–TUO. Má 24 fyzických supravodivých qubitů.

Kolik stál ostravský kvantový počítač?

Provozovatel uvádí celkové náklady na systém 5 milionů eur. Částka není cenou samotného čipu.

Lze VLQ používat z vlastního počítače?

Ano, po schválení projektu a získání přístupu lze posílat kvantové obvody prostřednictvím Python API i z vlastního počítače.

Použité zdroje

Quantum computing fundamentals•
What is a qubit?•
VLQ kvantový počítač•
VLQ: Europe’s Next Leap Towards Quantum-Powered Research and Innovation•
VLQ – Introduction•
Quantum Coins — a module on superposition and interference•
První kvantový počítač v Česku se otevírá uživatelům. Vědci i firmy začínají používat VLQ•
Alice & Bob Helium Chip•
How to test a quantum computer chip•
Atlas aplikací kvantových výpočtů•
VLQ – Calibration and Health•
Approach to fault tolerance

Poznámka: Při tvorbě tohoto článku využíváme AI nástroje pro překlad zdrojů, editaci textu a tvorbu ilustračních vizuálů. Za obsah odpovídá Rudolf Vršovský. Jak vznikají naše články

Líbil se ti článek?

Pomoz nám psát lepší články.

Související články

Jak stáhnout všechny fotky z Google Fotek do počítače nebo na externí disk

Jak stáhnout všechny fotky z Google Fotek do počítače nebo na externí disk

Celou knihovnu Google Fotek stáhnete přes Takeout. Ukážeme výběr dat, stažení všech archivů, uložení na externí disk a kontrolu fotek i metadat před případným mazáním.

Počítače a domácí technika
Čas možná neexistuje: fyzika bourá jistoty dneška

Čas možná neexistuje: fyzika bourá jistoty dneška

Naše hodinky tikají vpřed, ale fyzika se zdráhá říct, co čas opravdu je. Podívali jsme se na tři tváře času a na lidi a technologie, které je zkoumají.

Fyzika
Starlink cena v Česku: tarify, rychlost a celkové náklady

Starlink cena v Česku: tarify, rychlost a celkové náklady

Starlink v Česku začíná na 745 Kč měsíčně. Porovnejte domácí tarify a Roam, připočítejte elektřinu a zjistěte, co ověřit před objednáním.

Počítače a domácí technika

Buďte v obraze s Exotechem

Přihlaste se k odběru novinek ze světa technologií a vesmíru. Žádný spam, pouze relevantní obsah přímo do vaší schránky.