MICROSOFT $MSFT, jedna z největších technologických společností světa s tržní kapitalizací přesahující 3 biliony dolarů, je významným hráčem na poli kvantových technologií. Zatímco konkurenti jako IBM $IBM a Google $GOOGL získávají pozornost svými fyzickými kvantovými procesory, Microsoft zvolil odlišnou cestu - komplexní ekosystémový přístup kombinující dlouhodobý výzkum škálovatelných topologických qubitů s vybudováním robustní softwarové platformy Azure Quantum.
V dubnu 2024 Microsoft dosáhl průlomového úspěchu, který potvrdil jeho pozici v kvantovém závodě - oznámil vytvoření topologického qubitu, což by mohlo znamenat revoluci ve schopnosti budovat škálovatelné kvantové počítače.
Čím je Microsoft Quantum unikátní?
Microsoft se od konkurence odlišuje svým "all-in" sázkou na topologické qubity - přístup, který mnoho expertů považovalo za vysoce rizikový, ale potenciálně přelomový. Zatímco IBM, Google a další staví kvantové počítače se stovkami nestabilních qubitů, Microsoft usiluje o vytvoření menšího počtu vysoce kvalitních, stabilních qubitů odolných vůči chybám. Je to jako rozdíl mezi budováním superauta s tisíci poruchových součástek nebo vozu s méně, ale téměř nezničitelnými komponenty. Navíc Microsoft integruje kvantové výpočty do svého rozsáhlého cloudového ekosystému, což umožňuje vývojářům experimentovat s kvantovými algoritmy i bez přístupu k fyzickému kvantovému hardwaru.
Technologický přístup
Microsoft zaměřil svou kvantovou strategii na vývoj topologických qubitů - fundamentálně odlišného přístupu ke kvantovým výpočtům, který by mohl překonat současné limity kvantových počítačů.
Proč topologické qubity?
Představte si, že stavíte hrad z písku. Běžné qubity jsou jako jemné detaily na tomto hradu - vypadají úchvatně, ale stačí mírný vítr nebo vlna a jsou zničeny. Topologické qubity jsou jako vytesání hradu do skály - mnohem obtížnější na vytvoření, ale když se to podaří, je téměř nezničitelný. Topologické qubity by měly být inherentně odolné vůči tzv. dekoherenci (ztráta kvantových vlastností), což je hlavní překážka v současném kvantovém výpočetním prostředí. Místo spoléhání na složité systémy korekce chyb, které spotřebovávají většinu výpočetního výkonu, by topologické qubity mohly umožnit spolehlivé kvantové výpočty bez této režie.
Aktuální stav vývoje:
V březnu 2024 Microsoft oznámil důkaz existence Majoranových fermionů (Většina částic ve vesmíru má svůj „opačný“ protějšek, něco jako klíč a zámek. Například elektron má pozitron, a když se setkají, zaniknou. Majoranův fermion je ale zvláštní v tom, že je sám sobě protějškem. To je jako kdyby existoval klíč, který pasuje sám do sebe a zároveň i do svého zrcadlového obrazu.) a vytvoření topologického qubitu, což představuje významný vědecký průlom po více než desetiletí náročného výzkumu. Tento objev byl potvrzen v recenzovaném článku v prestižním vědeckém časopise Physical Review B.
„Dnešní oznámení představuje zcela novou éru kvantového výpočetního výzkumu,“ uvedl Jason Zander, výkonný viceprezident pro strategické mise a technologie společnosti Microsoft. „Naše úspěšné vytvoření topologického qubitu poskytuje základy pro vytvoření škálovatelného kvantového superpočítače.“
Zatímco konkurenti jako IBM deklarují stovky qubitů, Microsoft se zaměřuje na kvalitu před kvantitou. Jeden topologický qubit by mohl teoreticky nahradit tisíce standardních qubitů potřebných pro korekci chyb.
Strategická partnerství a ekosystém
Microsoft vybudoval komplexní kvantový ekosystém prostřednictvím své platformy Azure Quantum, která propojuje:
Hardware partneři: IonQ $IONQ, Quantinuum (Spojení týmů z Honeywell Quantum Solutions a Cambridge Quantum), Rigetti $RGTI, QCI a další poskytovatelé kvantového hardwaru integrovaní do Azure
Akademické instituce: Delftská technická univerzita, Kodaňská univerzita, Kalifornská univerzita v Santa Barbaře, Purdue University
Průmysloví partneři: BASF (chemický průmysl), AkzoNobel (materiály), Jij (optimalizační problémy), Infleqtion (dříve ColdQuanta)
V dubnu 2024 Microsoft oznámil nové partnerství s francouzskou společností Pasqal pro integraci jejich kvantových procesorů založených na neutrálních atomech do platformy Azure Quantum. Toto partnerství rozšiřuje portfolio dostupných kvantových technologií na platformě Microsoft.
Microsoft také spolupracuje s měnícím se trhem v reakci na regulační prostředí. V dubnu 2024 oznámil partnerství s SAP pro rozšíření Microsoft Cloud for Sovereignty, což umožní evropským organizacím provozovat SAP řešení v souladu s místními regulacemi. (SAP je komplexní nástroj, který firmám umožňuje řídit a optimalizovat jejich obchodní procesy)
Praktické aplikace a případové studie
Microsoft aktivně pracuje s partnery na vývoji praktických aplikací kvantových technologií:
OTI Lumionics - Materiály pro displeje
Výzva: Vývoj účinnějších OLED materiálů pro displeje vyžaduje simulace elektronových struktur, které jsou pro klasické počítače téměř nemožné.
Řešení: OTI Lumionics využívá kvantové algoritmy vyvinuté v Azure Quantum k modelování nových organických materiálů.
Výsledky: Společnost vyvinula nové materiály, které zvyšují účinnost OLED displejů a snižují výrobní náklady. Tyto materiály již testují přední výrobci displejů.
HSBC - Optimalizace obchodního portfolia
Výzva: Optimalizace rozsáhlých finančních portfolií s ohledem na různá rizika, výnosy a regulační omezení představuje složitý výpočetní problém.
Řešení: HSBC využívá Microsoft Azure Quantum ke zkoumání, jak kvantové a kvantově-inspirované algoritmy mohou zlepšit optimalizaci jejich investičních portfolií.
Potenciální dopad: Přesnější optimalizace může vést k miliardovým úsporám a lepšímu řízení rizik.
Trimble a Quantum Origin - Bezpečnost kritické infrastruktury
V oblasti kvantové bezpečnosti Microsoft spolupracuje s Quantinuum k zajištění Quantum Origin, služby pro generování kryptografických klíčů vylepšených kvantovými procesy, pro Trimble, společnost zaměřenou na geolokační služby a kritickou infrastrukturu.
Proč klasické počítače nestačí?
(Jak už víme z předchozích článků 🙂) Při modelování složitých chemických reakcí musí počítače sledovat chování všech elektronů současně. S každým přidaným elektronem se složitost výpočtu exponenciálně zvyšuje. Pro simulaci molekuly aspirinu s jeho 50 uhlíkovými, vodíkovými a kyslíkovými atomy by klasický superpočítač musel sledovat více stavů, než je atomů v pozorovatelném vesmíru. Kvantové počítače jsou z principu navrženy pro řešení kvantových problémů - je to jako používat vodu k modelování chování vody, místo snahy simulovat její vlastnosti pomocí kamínků a provázků.
Finanční aspekty
Microsoft jako jedna z nejhodnotnějších společností světa poskytuje silnou finanční základnu pro kvantový výzkum:
Celkové příjmy: Podle výroční zprávy Microsoftu za fiskální rok 2024 činily celkové příjmy přes 245 miliard dolarů, což představuje meziroční nárůst o 16 %
Čistý zisk: Společnost zaznamenala provozní zisk přes 109 miliard dolarů, což je meziroční nárůst o 24 %
Cloudové příjmy (včetně Azure): Podle dostupných informací vzrostly příjmy z cloudových služeb, zejména Azure, v posledním čtvrtletí o 31 %
Výdaje na výzkum a vývoj: Odhaduje se 30,86 miliard USD za fiskální rok 2024
Microsoft explicitně neuvádí, kolik investuje do kvantových technologií, ale podle odhadů analytiků jde o stovky milionů dolarů ročně, s významným nárůstem po nedávném průlomu v oblasti topologických qubitů.
Microsoft generuje příjmy z kvantových technologií prostřednictvím Azure Quantum, který je součástí cloudové platformy Azure.
Monetizační model zahrnuje:
• Poplatky za přístup ke kvantovým simulátorům
• Poplatky za přístup k fyzickým kvantovým počítačům partnerů
• Služby spojené s konzultacemi a implementací kvantových řešení
Na rozdíl od specializovaných kvantových společností jako IonQ $IONQ nebo Rigetti $RGTI má Microsoft výhodu v tom, že může financovat dlouhodobý kvantový výzkum z výnosů svých etablovaných podnikatelských aktivit, což umožňuje trpělivější a ambicióznější přístup.
Výhled do budoucna
Krátkodobý plán (1-2 roky):
• Další výzkum a vývoj topologických qubitů po nedávném průlomu
• Rozšíření a optimalizace platformy Azure Quantum pro přilákání více vývojářů
• Integrace většího počtu kvantových hardwarových poskytovatelů do Azure ekosystému
Dlouhodobá vize (5+ let):
• Vytvoření škálovatelného topologického kvantového počítače
• Rozvoj kvantových síťových technologií pro bezpečnou komunikaci
• Integrace kvantových výpočtů s umělou inteligencí pro vzájemné posílení obou technologií
Potenciální rizika:
• Technologické překážky při škálování topologických qubitů
• Regulatorní nejistoty kolem kvantových technologií, zejména v oblasti kryptografie
• Intenzivní konkurence od specializovaných kvantových firem i ostatních technologických gigantů
Časová osa:
2024-2025: Praktická validace topologického qubitového přístupu
2026-2027: První malý topologický kvantový procesor schopný demonstrovat kvantovou výhodu
2028+: Škálovatelný topologický kvantový počítač integrovaný do Azure cloudové infrastruktury
Hodnocení dle AI (Sonnet 3.7)
• Microsoft udělal významný průlom v oblasti topologických qubitů, ale cesta ke škálovatelnému počítači je stále dlouhá
• Azure Quantum představuje jednu z nejkomplexnějších softwarových platforem pro kvantové programování
• Integrace s klasickými výpočetními zdroji vytváří silný hybridní přístup
• Jako etablovaná společnost s diverzifikovanými příjmy nabízí Microsoft stabilnější investici než specializované kvantové společnosti
• Kvantové technologie představují "call opci" na budoucí růst, ale společnost není závislá na jejich úspěchu
• Dividendový výnos a zpětné odkupy akcií poskytují dodatečnou hodnotu pro investory
Silné stránky:
• Unikátní přístup k hardwaru s potenciálem pro radikální průlom
• Robustní softwarová platforma pro kvantové vývojáře
• Schopnost financovat dlouhodobý výzkum bez tlaku na okamžitou monetizaci
• Integrovaný ekosystém zahrnující cloud, AI a kvantové výpočty
Slabé stránky:
• Pozdější vstup do oblasti fyzických kvantových počítačů ve srovnání s IBM $IBM a Google $GOOGL
• Rizikovější technologická sázka na topologické qubity
• Závislost na hardwarových partnerech pro současný přístup ke kvantovým výpočtům
Závěr
Microsoft představuje unikátní kombinaci ambiciózního dlouhodobého výzkumu a pragmatického přístupu k budování kvantového ekosystému. Zatímco konkurenti jako IBM a Google se soustředí na inkrementální vylepšování současných kvantových technologií, Microsoft vsadil na fundamentálně odlišný přístup s topologickými qubity, který by mohl přinést daleko větší odměnu v dlouhodobém horizontu.
Nedávný průlom v oblasti topologických qubitů potvrzuje, že tato strategie může nést ovoce. Pokud se Microsoftu podaří překonat zbývající výzvy a vytvořit škálovatelný topologický kvantový počítač, mohl by získat značnou konkurenční výhodu díky inherentně stabilnějším qubitům.
Pro investory představuje Microsoft způsob, jak získat expozici vůči kvantovým technologiím s nižším rizikem, než nabízejí specializované kvantové společnosti. Silná finanční pozice, diverzifikované příjmy a jasná kvantová strategie činí z Microsoftu atraktivní volbu pro ty, kdo chtějí investovat do budoucnosti kvantových výpočtů.
Azure Quantum mezitím vytváří ekosystém, který umožňuje vývojářům a organizacím začít s kvantovým programováním již dnes, bez ohledu na to, který technologický přístup nakonec zvítězí v závodu o kvantovou nadvládu. Tato strategie zajišťuje, že Microsoft zůstane relevantním hráčem v kvantovém ekosystému bez ohledu na to, jak rychle bude pokračovat vývoj jeho vlastního hardwaru.
Zdroje: Microsoft, Microsoft report, Azure blog, Bloomberg, WSJ, Nature, Bulios