10 teknologiske tendenser, du bør kende: #7:Kvantecomputeren indtager sit overherredømme
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

10 teknologiske tendenser, du bør kende: #7:Kvantecomputeren indtager sit overherredømme

IBM's Jerry Chow i færd med et eksperiment på selskabets kvantecomputer med 17 kvantebit. Illustration: IBM

Helt nye former for medicin og materialer takket være udregninger af de hidtil alt for komplekse stoffers interaktioner på molekylært og kemisk niveau.

Ubrydelig kryptering af de data, vi fremover gemmer i skyen – og dermed også sikkerhedshuller i andre krypteringer gemt via konventionelle computere.

Kunstig intelligens, som udvikler sig langt, langt hurtigere og mere nuanceret, end vi tidligere har troet var muligt.

Oversete løsninger og optimeringsmuligheder inden for alt fra lige fra risikoanalyse, logistik og til modellering af finansielle datastrømme.

Perspektiverne inden for kvantecomputeres beregningskraft er så enorme, at det i mange tilfælde er så vidtrækkende, at vi slet ikke kan forstille os endsige begribe mulighederne.

Læs også: Hvem kommer først med kvantecomputeren? Microsoft eller Google?

Hold øje med overhalingsbanen

Beregningskraften fra en kvantecomputer svarer nærmest til, at vi sidder i højre spor på motorvejen i en bil, hvis kraft under kølerhjelmen svarer til alle almindelige computere i verden stuvet sammen.

Pludselig ænser vi noget bevæge sig i overhalingssporet ...

Vrooooom!

Vi ser end ikke konturerne af køretøjet, som blæser forbi os. Under dets kølerhjelm ligger en af de første spæde kvantecomputere, som nu er stabil nok til at fungere ordentligt.

Et kvantecomputersystem kan have mere beregningskraft end alle almindelige computere i verden. For en kvantecomputer arbejder med kvantebit, som er væsentligt mere effektive end almindelige computerbits. Vi vender senere tilbage de kvantebit.

Dage bliver til sekunder

Gevinsten er, at på få sekunder vil en kvantecomputer udregne, hvad en supercomputer ellers bruger dage, uger eller månedsvis på at nå frem til. Eller som IBM, der den 17. maj meddelte, at de havde bygget en 17 kvantebit-processor, siger:

»Mens teknologier, der kører på klassiske computer såsom Watson, kan hjælpe med at spotte mønstre og skabe ny indsigt, som hidtil har været gemt i dynger af eksisterende data, så vil kvantecomputere være i stand til at levere løsninger på vigtige problemer, hvor sådanne mønstre ikke kan blive fundet, fordi der ikke er tilstrækkeligt med data, og de muligheder, du er nødt til at afsøge for at nå frem til svaret, er for omfattende til at blive processeret af en konventionel klassisk computer,« lyder det fra Arvind Krishna, direktør for IBM's afdeling med det mundrette navn Research and Hybrid Cloud.

50 kvantebit er magisk milepæl

På grund af de svimlende perspektiver har kvantecomputere i årevis været en attrået teknologi. Men hver gang har snakken om en kvantecomputer vist sig at være luftkastel.

Et projekt, som it-selskaberne alligevel ikke rigtig har været dedikeret til.

En teknologi, som i årevis er blevet hypet som værende moden til at få sit gennembrud.

En teknologi, hvis bestanddele, kvantebit og kvantecomputere, kun har levet i akademiske papirer og enkelte, skrøbelige eksperimenter.

Googles kvantecomputerchip, som inden årets udgang skal spille sammen i et system, der når op på at simulere regnekraft svarende til 49 kvantebit. Illustration: Google

Giganterne slås

Men i år - hvis vi hæfter vores tillid til klodens største it-aktører - sker gennembruddet, eller skal vi sige kvantespringet, omsider.

IBM, Google, Intel, Microsoft og mange andre poster milliarder af kroner i både at udvikle og fremstille komplekse kredsløb, software og mikroelektronik, som er essentielt for at præsentere og køre et kvantecomputersystem mere kraftigt end noget konventionelt computersystem.

Mest opsigtsvækkende er hidtil, at forskerne har formået at bygge fuldt programmerbare kvantecomputere med 5 kvantebit og mere skrøbelige 10-20 kvantebit-testsystemer.

Begge maskiner er dog ikke at regne for meget – særligt ikke når deres computerkraft bliver slået af nogle af de kraftigste konventionelle computere med en regnekraft, der når op på det, der kan svare til en 20 kvantebit-computer.

»Hvis vi er nede på 6 eller 10 kvantebit, er der tale om så små systemer, der kan simuleres klassisk, både hurtigere og billigere, end vi nogensinde vil kunne gøre det med en kvantecomputer,« fastslår professor i kvantefysik Klaus Mølmer fra Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

På vej mod 49 kvantebit

Men nu bebuder lederen af Googles afdeling for kvantecomputere, John Martinis, over for MIT Technology Review, at hans hold er klar til at teste et 49-kvantecomputersystem inden slutningen af 2017.

Læs også: Kvanteskolen del 4: Kvantebit og kvantealgoritmer

»Jeg tror, vi er klar til at udføre dette eksperiment. Det er noget, vi kan gøre nu,« siger John Martinis, der også er ansat som fysikprofessor ved University of California, Santa Barbara.

John Martinis kvantecomputerhold hos Google består af 25 fysikere og ingeniører. Grunden til deres håbefulde udmelding skal findes i en chip bestående af 6 kvantebit, som kan arrangeres i et system, så der kan opnås 49 kvantebit.

Danmark er også med

Danmark er også med i kapløbet om at skabe fremtidens supercomputer. Blandt andet via Københavns Universitet, som samarbejder med Microsoft. Og Jens Paaske, lektor i faststoffysik hos Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, er ikke bleg for at skamrose Googles kvantearbejde.

»Man kan selvfølgelig godt kalde det en akademisk milepæl eller et ’proof of principle’, men jeg synes egentlig, et sådant eksperiment fortjener bedre,« siger Jens Paaske til Ingeniøren.

»At få 49 kvantebit til at spille på samme hold mod en konventionel computer er en kolossal praktisk bedrift, som har afkrævet Martinis gruppe mange års hårdt arbejde og et væld af gode ideer,« understreger han.

Genklang langt uden for akademiske kredse

En af de udfordringer, som Google ser ud til at have fået styr på, er, at computersystemer, der arbejder med kvantebit kræver ekstremt stabile betingelser.

»Kvantebit er sarte størrelser, og hele vejen igennem en beregning skal de kæles for og plejes på helt nye måder. Hvis det lykkes for Googles kvantehold at sætte denne milepæl inden udgangen af 2017, vil det bestemt give genklang langt uden for akademiske kredse,« spår Jens Paaske.

At netop et 49-kvantebitsystem vækker opsigt skyldes, at 50 kvantebit betragtes som en grænseværdi. Her er vi i det videnskabelige sagnrige kaldet for quantum supremacy, eller på godt, gammeldags dansk; et kvanteoverherrredømme.

Et snarligt kvanteoverherredømme får allerede i dag National Security Agency (NSA) i USA til at henlede opmærksomheden på, at det er ved at være på tide at skifte til krypteringsteknikker, som kvantecomputere - forhåbentligt - ikke kan knække Illustration: arkivfoto

I dette område halser en konventionel computer efter, når det gælder at kunne håndtere den eksponentielle vækst i eksempelvis hukommelse, som er nødvendig for at kunne simulere samme regnekraft som dens stærkere og hurtigere lillebror, kvantecomputeren. Eller med andre og mere deprimerende ord for den konventionelle computer: ved omkring 50 kvantebit er det takket være reglerne inden for kvantefysikken simpelthen fysisk umuligt for den konventionelle computer med dens stationære 1- og 0-taller at følge med.

For kvantecomputeren arbejder nemlig med kvantebit, der er langt mere effektive end almindelige computerbit. Kort fortalt består fidusen i, at kvantebit kan være 0 og 1 på samme tid, en såkaldt superposition af de to tilstande takket være kvantefysikken.

Et objekt i den atomare verden kan være i flere tilstande på samme tid. For i kvanteteorien kan fysiske størrelser ikke altid tillægges bestemte værdier, men være en overlejring (superposition) af flere værdier.

Nyt ord: Kvanteoverherredømme

Kvantecomputeren vil i princippet kunne regne på disse flere talværdier samtidigt og vil derved i regnehastighed kunne overgå selv de hurtigste konventionelle computere – altså såkaldt kvanteoverherrredømme med over 50 kvantebit, hundredvis eller tusindvis af kvantebit.

Lykkes det for Google at erklære kvanteoverherredømme i år, skal vi dog fortsat væbne os med tålmodighed, før revolutionerne inden for alt fra medicin til materialeteknologi ruller ud takket være den enorme regnekraft.

Et kvantecomputersystem skal også fungere stabilt nok til at kunne blive programmeret ordentligt, og der skal udvikles software til at håndtere kvanteberegninger og algoritmer til de opgaver, vi vil lade vores nye potente regnemaskine udføre for os.

»Et kvanteoverherredømme er dog ikke det samme som at kunne løse de opgaver, der er samfundsmæssigt relevante. Det er stadig mindst et par år ude i fremtiden og nok mere, hvis man spørger mange forskere,« siger Jacob Sherson, lektor i fysik ved Aarhus Universitets Ideas Center for Community Driven Research, CODER.

Her forsker han selv i udviklingen af kvantecomputere, hvor han inddrager ganske almindelige borgere som du og jeg ved at trække på menneskes evne til mønstergenkendelse og derved hjælpe computere til at opnå samme egenskab i spillet Quantum Moves.

Læs også: Nu kan du selv afprøve en kvantecomputer

Shersons universitetskollega, professor i kvantefysik Klaus Mølmer, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet, istemmer Shersons forbehold. Men betoner, at der immervæk er al mulig grund til at holde med, at området for kvantecomputere rykker i disse år.

IBM ser et særligt stort potentiale i udviklingen af ny medicin, hvor normal computerkraft kan have svært ved at håndtere antallet af kvantetilstande i selv simple molekyler. Her vil kvantecomputerens hukommelse og effekt give eksempelvis kemikere helt nye muligheder for at forstå og modellere alskens kemiske komponenter og sammensætninger. På billedet er det IBM's fysiker Katie Pooley, som undersøger en kryostat med en ny prototype med kommerciel kvanteprocessor inden i. Illustration: IBM

Klaus Mølmer vurderer, at Googles kvantecomputertest tjener til at sikre, at teknikken virker som forventet, at fejlene er små nok, at kontrollen er god nok, og at kvanteteknikken lader sig skalere til de større systemer, når de kommer online.

»Vi tror på, at de nok skal nå det. Det bliver altså spændende at se,« pointerer Klaus Mølmer.

Kapløb om det store kvantespring

IBM ligger også lige i slipstrømmen på Googles plan om først at nå kvanteoverherredømme. Herudover fremhæver Klaus Mølmer den tyske fysiker Immanuel Bloch fra Max Planck Institute of Quantum Optics ved ‎Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) i München.

Immanuel Blochs forskerhold er også ude på at hævde kvanteoverherredømme, idet de har påvist dynamik i et atomart system, som selv de bedste teorier kun kunne beregne op til en endelig tid, mens systemet problemfrit kørte videre.

»Man kan her kritisk sige, at Immanuel Bloch jo egentligt bare har at gøre med et eksperiment på et svært system, som ikke lader sig beskrive teoretisk, mens Googles er mere digitalt og lader sig programmere til at løse og simulere en bred klasse af problemer,« siger Klaus Mølmer.

Gennembrud: Teoretisk set i udgangen af 2017 - men praktisk om fire-fem år.

Centrale aktører: QuTech, Intel, Microsoft, Google og IBM. I Danmark især Aarhus og Københavns Universitet bl.a. spinoff-virksomheden Sparrow Quantum, der vil kommercialisere en-fontonchips til kvanteteknologi takket være forskning foretaget af professor i kvanteoptik på Niels Bohr Institutet Peter Lodahl.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten