Ostrava, 3. září 2025  – Vědci z národního superpočítačového centra IT4Innovations při VŠB – Technické univerzitě Ostrava zahájili tříletý výzkumný projekt, jehož cílem je vyvinout nový adaptivní systém kvantové korekce chyb pro řešení optimalizačních problémů. Projekt využívá posilované učení, jednu z nejmodernějších metod umělé inteligence, která umožní kvantovým počítačům samostatně navrhovat optimální kvantové korekční kódy přizpůsobené konkrétní úloze i aktuálním šumovým podmínkám. Výzkum, financovaný z programu Moravskoslezského kraje Vouchery pro univerzity, získal dotaci téměř 4,7 milionu korun.

„Optimalizační úlohy, jako je obchodní cestující, skládání proteinů nebo řízení finančního portfolia, jsou extrémně náročné na výpočetní výkon. Kvantové počítače nabízejí potenciál tyto úlohy řešit efektivněji – podmínkou je ale efektivní potlačení chyb a šumu, který v současných systémech brání praktickému nasazení,“ vysvětluje garant projektu Marek Lampart, vedoucí Laboratoře kvantových výpočtů IT4Innovations, a řešitel Ryszard Kukulski dodává: „Využijeme posilované učení, které bude fungovat jako inteligentní agent – ten na základě zpětné vazby postupně vylepší korekční kódy přesně pro daný typ úlohy a architekturu kvantového počítače. To maximalizuje přesnost výpočtů a sníží nutnost opakování experimentů.“

Výzkum se zaměřuje na řešení optimalizačních úloh pomocí Isingova modelu, který tvoří matematický základ mnoha problémů v průmyslu i přírodních vědách. Tyto problémy lze řešit pomocí moderních kvantových algoritmů, především Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA). Kvůli šumu v kvantových systémech jsou však výsledky často zatíženy chybami.

Řešením je právě posilované učení, typ umělé inteligence, která se učí metodou pokus a omyl. Posilovací agent bude vytvářet topologické kvantové kódy, které minimalizují vliv šumu. Systém se přizpůsobí konkrétní architektuře kvantového počítače – například supravodivému kvantovému počítači VLQ konsorcia LUMI-Q, který je instalován v IT4Innovations. Přitom zohlední typ chyby i konektivitu qubitů a zvolí optimální korekční kód. Součástí řešení bude také pravděpodobnostní korekce chyb a využití osvědčených metod zmírňování chyb. Ty pomocí chytrých matematických postupů zpřesňují výsledky i v případě, že kvantový počítač stále dělá chyby – bez nutnosti složité opravy každé z nich.

Projekt „Kvantové korekční kódy chyb vylepšené posilovaným učením pro optimalizaci založenou na Isingově modelu“ bude realizován v letech 2025–2028 a přinese zásadní pokrok nejen ve výzkumu kvantových algoritmů, ale také výrazně přiblíží oblast kvantových výpočtů k praktickému nasazení. Díky tomu budou kvantové výpočty přesnější a spolehlivější, bez nutnosti častého opakování náročných experimentů.

„Vouchery pro univerzity v Moravskoslezském kraji mají podpořit špičkový výzkum a vědu. Pomáhají přilákat talentované postdoktorandy ze zahraničí a posílit výzkumné týmy na místních univerzitách. Vytváříme tak pracovní místa pro absolventy doktorských programů z ciziny nebo pro odborníky s titulem Ph.D., kteří mají bohaté zkušenosti ze světa. Moravskoslezský kraj má v Operačním programu Spravedlivá transformace na tyto vědce zhruba 93 milionů korun, o finance mohou zažádat všechny univerzity na území našeho regionu, a to až do začátku listopadu příštího roku,“ řekl hejtman Moravskoslezského kraje Josef Bělica.

 

Projekt v číslech

Zahájení: květen 2025
Ukončení: duben 2028
Dotace: 4 680 244 mil. Kč
Dotační program: Vouchery pro univerzity v Moravskoslezském kraji – 1. výzva
Poskytovatel dotace: Moravskoslezský kraj z Operačního programu Spravedlivá transformace
Realizace: IT4Innovations, VŠB – Technická univerzita Ostrava