Superpočítač IBM Quantum System Two v Donostii je probírána otázka týkající se schopnosti řešit starší neřešitelné problémy. Témata jako kvantové počítače, kubity, geopolitika vědy, odpůrci vakcín a role Evropy v revoluci umělé inteligence (AI) byla součástí rozhovoru s chemikem Fernandem Cossíem.

Setkání probíhá v budově Korta na kampusu EHU v Ibaeta. Cossío, držitel ceny Euskadi za výzkum z roku 2020 a profesor na Katedře organické chemie I EHU, vyzařuje atmosféru mezinárodního odborníka ve své kanceláři, kde sotva slyšet jazz vycházející z pozadí. Papíry uspořádané svým způsobem, vzorec napsaný na tabuli Vileda, osobní předměty dokreslují prostředí.

Hlavním důvodem rozhovoru je probrat zprávu o vědě v Baskicku pro rok 2025, která byla představena minulý týden. Vzhledem k tomu, že pouhých 200 metrů od kanceláře se nachází nejpokročilejší kvantový počítač IBM Quantum System Two v Evropě, je logické, že rozhovor se odvíjí směrem k nedohledaným oblastem vědy, které jsou známé pouze zainteresovaným. S časem se člověk učí, že příprava scénáře pro rozhovor s určitými osobami je zbytečná, protože často jsou otázky řízeny odpověďmi, nikoliv naopak.

Cossío a jeho tým vyrážejí z budovy Korta a několika kroky se dostávají k Ikerbasque v Donostii, aby se vyfotili s kvantovým monstrem. Počítač vypadá jako lesklý kovový kubus, neprodukuje žádné vibrace. Jeho činnost lze poznat pouze podle mírného hučení z kryostatu, který udržuje teplotu počítače na minus 273 stupních Celsia, zatímco místnost, kde je umístěn, má 22 stupňů Celsia. Jeho výpočetní rychlost je měřena v životních cyklech. Pro představu, některé výpočty trvaly přes 100 let, zatímco s tímto počítačem to trvá několik měsíců. Disponuje výkonem 156 kubitů, přičemž Cossío poznamenává, že „umožňuje řešit problémy, které dříve nebylo možné vyřešit“.

Aktivity a využití IBM Quantum Service

Před ovládacím panelem Cossío vysvětluje aktuální činnost tisíců uživatelů z 175 zemí, kteří jsou součástí platformy IBM Quantum. Je však zajímavé zjistit, kolik z těchto laboratoří a firem je propojeno s Donostií. Javier Aizpurua, ředitel vědy Basque Quantum, náhodně kolem prochází a Cossío se ho na to zeptá. Aizpurua příjemně zúží detail pod bedlivým dohledem tiskového mluvčího. Na jeho nabitém rozvrhu totiž čekají další tři média.

Aizpurua mluví otevřeně o počítači. „Do října jsme mohli nabídnout 10 slotů, což představuje 10 výpočetních bloků měsíčně. V květnu jsme dosáhli 80-90 % a v říjnu, kdy se počítač zprovozní, skupiny migrují svá data a začnou počítat zde.“ Přesto na něj Aizpurua vzpomíná, jak se v posledních dvou měsících podařilo zdvojnásobit kapacitu z 10 na 20 slotů a nyní se používá 5 slotů. „Počítač funguje na čtvrtině kapacity.“ V současnosti delší fronta čeká na skupiny, které se chtějí připojit, přičemž 23 subjektů podepsalo dohodu o přístupu k počítači prostřednictvím Ikerbasque. Díky této dohodě mohou všichni výzkumníci, kteří mají připravený algoritmus, odeslat svoji práci.

Typy projektů využívajících kvantový počítač

„Existuje široké spektrum projektů. Například v našem týmu provádíme počítačovou chemii, výpočty chemických struktur pro navrhování bioaktivních molekul, které mohou být užitečné jako léky. Abychom to udělali, musíme modelovat biologický receptor, který pracuje s proteiny, s nimiž interaguje molekula, kterou chceme inhibovat. Pokud tato bílkovina vykonává určité funkce, my ji přidáme inhibitor a ten již nedovolí, aby protein tuto funkci vykonával. Aktivní rakovinné buňky za to aktivují proteiny, aby dělaly věci, které by neměly. My se snažíme tento potenciál zablokovat. Ale k tomu potřebujeme mít mapu toho, kde jsou atomy a elektrony receptoru. A samozřejmě je to stovky aminokyselin. Pro každou aminokyselinu máme dost atomů. A pro každý atom existují tři souřadnice: X, Y a Z. Pro každou souřadnici existuje počet elektronů.

Cossío zdůrazňuje, jak náročný je tento proces. „Mít tuto výpočetní kapacitu může znamenat, že jsme schopni řešit problémy, nebo naopak, mě to může omezovat v jejich řešení. Dříve jsme měli problémy, na které jsme se prostě nezaměřovali. Teď to děláme, ale užíváme velmi silné aproximace. Čím větší je problém, tím víc musíme přikrášlovat a činit domněnky.“

Cossío naznačuje, že teď může být cíl hmatatelnější. „Dříve jsme vytvářeli modelové počítačové systémy a doufali, že účinky budou v reálných systémech zkrátka fungovat. Teď to ale máme možnost udělat tak, jak to ve skutečnosti je. Bez domněnek. A tak pokroky v oblasti boje proti rakovině mohou být ohromující, ale nechci tvrdit, že to povede k vyléčení rakoviny. Ovšem pokud se zeptáte fyzika Javiera Aizpuruyho z BERC Materials Physics Center v nanofotonice, zjistíte, že nyní dělá věci, které dříve možné nebyly.

Vliv a význam kvantového počítače na vědní komunity

Aizpurua poznamenává, že Euskadi má příležitost vytvořit něco zásadního. Vysvětluje, jak důležitý byl návrh vlády Baskicka. „Říkali jsme: Chceme udělat něco průlomového, ne jen postupného.“ To znamená, že pokud mám klasický počítač a udělám ho větší, pouze se rozšiřuje, zatímco přechod na kubity je převratná změna. To baskická vláda rychle rozpoznala jako příležitost.“ IBM Quantum System Two je nejsilnějším kvantovým počítačem v Evropě a třetím na světě, hned po dvou ostatních, které má společnost v USA a Japonsku. Není lehké přesvědčit amerického giganta umístit svůj vysoce ceněný stroj v Donostii, a ne na jiném místě ve Spojených státech nebo v takových zemích, jako je Spojené království nebo Francie.

K tomu bylo zapotřebí významné úsilí. Cossío říká: „O klíčové kroky se postarali ministr vědy, náměstek a ředitel výzkumu baskické vlády spolu s manažerem Ikerbasque Mikel Arocena a právníky. Proces byl velmi složitý, a pro nás i pro IBM. Všichni máme zájem, aby to dobře dopadlo. Proč Donostia? Euskadi prostě splnila zkoušku. Máme zde ekonomické zdroje, infrastrukturu, dobře rozvinutou vědeckou komunitu, a máme obrovské odhodlání dotáhnout projekt do konce, vhodné technologicko-průmyslové prostředí, Fakultu informatiky, fyzikální centra jako DIPC atd. To vše vytváří vědecko-technologickou strukturu, ve které může projekt rozkvést. Pokud zasadíte rostlinu do pouště, potřebujete substrát, který rostlina potřebuje k růstu.

Impakt na Baskicko a vědecký výzkum v Evropě

Aizpurua říká, že v této souvislosti je rifle o využití technologie. „Basic research produces results that are then transferred to technology. This is true. But technology also enables advances in basic research. The image of Einstein writing equations in his office still exists, but nowadays it is no longer the primary way to do science. To conduct science, we need increasingly powerful infrastructures to tackle problems that would otherwise be impossible, even approximatively. The availability of infrastructures, in addition to the scientific climate and determined institutional support, makes you suddenly very attractive. You are on the radar when you claim that they have a quantum computer there or have an electron cryomicroscope that allows real structures to be determined. This leads to people wanting to collaborate with us.

Příběh se rozvíjí o tom, jak Baskicko těší trvalý úspěch ve vědeckém výzkumu a pozici, kterou zastává v celosvětovém kontextu. „Iñako (ministr Juan Ignacio Pérez Iglesias) uvedl, že výsledky, které poskytujeme, jsou desetkrát lepší, než by se vzhledem k naší velikosti očekávalo. Ne dvojnásobně, ne trojnásobně, desetkrát.“ Na otázku, co za tímto úspěchem stojí, odpovídá, že je to kombinace mnoha faktorů. V Baskicku, díky průmyslové tradici, existuje silné povědomí o nutnosti vytvářet inovace. Pokud se omezíte na to, co dělají ostatní, pak se to přesune na levnější místa. Musíte nabídnout něco, co ostatní nenabízejí, a k tomu je třeba neustále inovovat. Potom zajistíte, že si lidé vyberou vás, a nejste nahrazeni levnějšími dodavateli. Toto je důsledek základního a aplikovaného výzkumu, nárůst transferů a tím i příznivé podmínky pro rozvoj výzkumu obecně v regionu.

V kontrastu s tím však i na přízemní úrovni se vyskytuje značná vzdálenost mezi vědou a veřejností. „Ano, ano. Je těžké proniknout do podrobností, Etxenike (Pedro Miguel Etxenike, zakladatel a prezident Donostia International Physics Center (DIPC)) to přirovnává k hudbě. Můžete si hudbu užívat bez znalosti harmonie, kontrapunktu či notového zápisu do jejích detailů. Neznalost technických detailů nebrání užívání. V případě vědy samozřejmě platí, že znát všechny detaily a komplexní konstrukce konceptů a rovnic je výrazně náročnější. I mezi vědci máme své specializace a neznáme vše. Ale fascinace vědění je myslím někde hluboko přítomná. Děti se neustále vyptávají, ačkoliv s věkem toto zmizí, určitém obecné touhou po poznatcích zůstává. A především, jsou také vnímány přínosy tohoto poznání.

Cossío dodává, že mnohé ze současných pokroků v medicíně a technologiích jsou zásadní pro naše životy: mobilní telefony, počítače, léky, lety…

„Pomyšlení na naše prababičky, mnoho z dětí umíralo před 5 lety. Dnes, když k tomu dojde, jsme šokováni. Louis Pasteur sleduje úmrtí většiny svých dětí. A byl na vrcholu vědecké elity Francie.“ V kontrastu s tím však nastupují, a to je velká novinka, anticientistické tendence, které přitahují pozornost široké veřejnosti.

Odpůrci vakcín a jejich nebezpečí

Cossío zmiňuje, že odpůrci vakcín, jasný příklad nebezpečné doktríny, mají silný vliv. „Když Fleming objevil penicilín, byl považován za dobrodince lidstva, zatímco vědci dnes, kteří vyvíjejí vakcínové produkty proti COVIDu, čelí nebezpečným situacím. To ukazuje na temné síly, které se v poslední době objevily. Tyto minoritní hnutí, ačkoliv tvoří menší část populace, ale když se podíváte na situaci ve Spojených státech a nyní také tady, s hnutím spojeným s iracionalitou, je to znepokojující. O to více je důležitá práce jak vědců, tak médií, aby se znalosti šířily a komunikovaly bez ohledu na technické detaily. Například pro to, abychom pochopili, jak funguje GPS, není potřeba znát kvantovou mechaniku či teorii relativity.

Partnerské vztahy a budoucnost investic do výzkumu

Rozhovor se vrací k tématu IBM Quantum System Two a investicím EU do budování ekosystému umělé inteligence, který by měl zajistit svrchovanost dat a bezpečnost. Cossío tvrdí, že baskická spolupráce s americkou technologickou firmou a Draghiho strategie jsou kompatibilní. „V oblastech, kde je rychlý rozvoj klíčový, je třeba nalézt co nejvhodnějšího partnera pro danou technologii. Není to totéž jako u raket, nebo v případě počítačového vědeckého výzkumu,“ říká.

Cossío uzavírá, že ačkoli mnozí vyjádřili obavy o budoucnosti Evropy ve vědeckém rozvoji, je jasné, že po celém světě probíhá inovativní proces, který je součástí komplexních projektů Atlantické spolupráce a že úspěch není výlučně spojený se samotnou technologií, ale i s tím, co s ní děláme. Jak dodává: „Naše vědecká suverenita je zajištěna a budoucnost výzkumu v Baskicku vypadá optimisticky.“