Fuld fart frem mod kvantecomputeren
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Når du tilmelder dig nyhedsbrevet, accepterer du både vores brugerbetingelser og at Mediehuset Ingeniøren og IDA group ind i mellem kontakter dig angående events, analyser, nyheder, tilbud etc. via telefon, SMS og e-mail. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Fuld fart frem mod kvantecomputeren

Mere følsomme sensorer, mere nøjagtige atomure, mere sikre metoder til kryptering, dedikerede beregninger af nye materialer og simple kemiske reaktioner.

Det kan vi forvente i de kommende år som resultat af en storstilet forskning i kvanteteknologi.

I forbindelse med et oplæg til et nyt EU-flagskibsprojekt på en milliard euro, der forventes sat i søen i 2018, er der ligefrem sat en tidslinje op for, hvornår vi kan forvente de første kvanteteknologiprodukter.

Oplægget, der har fået navnet Quantum Manifesto, er udarbejdet af en international gruppe forskere på opdrag af Günther Oettinger, EU-kommissær for den digitale økonomi og det digitale samfund.

Hovedpennefører har været professor Charles Marcus, der leder Center for Kvanteelektronik – bedre kendt under sit engelske navn Center for Quantum Devices (QDev) – på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Charles Marcus siger til Inge­niøren, at det ultimative mål og det allerbedste argument for storstilet forskning inden for kvanteteknologi er en universel kvantecomputer, der kan løse problemer, som ingen supercomputer baseret på konven­tionel teknologi nogensinde vil blive i stand til at løse.

Universel kvantecomputer i 2035

I manifestet er tidspunktet for en universel kvantecomputer fastsat til omkring 2035 – men det er svært at bygge den. Meget svært, siger Charles Marcus.

Hans professorkollega på Niels Bohr Institutet Peter Lodahl, der leder instituttets kvantefotonikgruppe, er dog ikke i tvivl om betydningen:

»Kvantecomputeren vil være virkelig disruptiv,« siger han uden dog præcist at kunne pege på de omvæltninger, den vil medføre.

For ingen kunne jo heller i 1947 forudse, hvad transistoren ville få af betydning, og den første laser i 1960 blev mødt med kommentaren, at den var en løsning på jagt efter et problem.

Eller som Charles Marcus udtrykker det:

»I hjernen forbindes milliarder af elektriske størrelser, og bevidsthed opstår. Hvad sker der mon, når vi forbinder én milliard entanglede kvantesystemer, som i modsætning til hjernen ikke allerede findes i naturen?« spørger han.

0 og 1 på samme tid

Kvantecomputere udnytter den egenskab, at en kvantebit eller qubit er i to forskellige tilstande samtidig, både 0 og 1, lige indtil vi ser, hvad den er, for så er den enten 0 eller 1.

En beregning i en kvantecomputer slutter altid med en ‘måling’ i en kvantefysisk betydning, hvorved kvantebitten ødelægges. Undervejs gælder det til gengæld om at ikke forstyrre den på nogen måde. Sker det, før kvantealgoritmen er færdig, falder hele beregningen på gulvet. Her har vi kort sagt den store udfordring.

I dag findes kvantecomputere med godt en håndfuld fysiske kvantebits af høj kvalitet, der kan løse problemer som at bestemme, at 15 har 3 og 5 som primtalsfaktorer. Hvordan det præcist sker, ser vi nærmere på i en efterfølgende artikel.

Artiklen fortsætter under grafikken

Samme algoritme kan også let faktorisere store tal med primtalsfaktorer med mange hundrede cifre. Det er helt umuligt med almindelige computere, og det benyttes derfor som det matematiske princip bag mange krypteringssystemer.

Men det kræver mange flere kvantebits i samme computer. Det altafgørende teknologiske problem er skaleringsproblemet: Hvordan kommer vi fra få til mange og til endnu flere kvantebits – gerne 100-300 – af høj kvalitet.

Man kan sammenligne det lidt med det problem, halvlederindustrien i sin tid stod over for. De første transistorer, som hver kan repræsentere en information på en bit, blev fremstillet enkeltvist og forbundet med hinanden med ledninger.

Med integrerede kredse og den såkaldte CMOS-teknologi kunne transistorer masseproduceres og forbindes med hinanden på mindre og mindre plads. Dermed eksploderede regnekraften, så en chip nu kan udføre beregninger med milliarder af bits.

Og med ‘kun’ 100 kvantebits vil en kvantecomputer beregningsmæssigt kunne slå enhver kendt supercomputer af banen.

Teknologigiganter presser på

QDev indgår sammen med andre forskergrupper fra Niels Bohr Institutet, DTU og Aarhus Universitet i et nyt Quantum Innovation Center kaldet QBiz, som Danmarks Innovationsfond har givet sin hidtil største enkeltbevilling på 80 mio. kr til. Hertil kommer, at Danmarks Grundforskningsfond og Villum Fonden også spytter store penge i QDev.

Også Microsoft støtter QDev, og virksomhedens grundlægger, Bill Gates, har tidligere i år har erklæret, at kvanteberegninger i skyen kan forventes inden for seks-ti år.

Hos Microsoft har man nemlig øje for, at de kvantesystemer, som forskningscentret studerer – og som vi vil se nærmere på i en senere artikel – har potentiale til at kunne danne basis for stabile kvantebits i en universel kvantecomputer.

Også Google, IBM og mange andre af de store teknologivirksomheder satser stort på kvanteteknologi, og det skyldes ikke, at de er flinke, siger Charles Marcus:

»De gør det, fordi de lider under omkostningerne ved cloud computing. Det er dyrt og meget energikrævende. Håbet er, at kvanteteknologi er løsningen til at nedbringe omkostninger og energiforbrug,« siger Charles Marcus, men erkender samtidig, at det kan være, at det er alt for svært at lave en universel kvantecomputer.

»Men der er så megen optimisme både hos offentlige bevillingsgivere og virksomheder, at man tror på muligheden,« siger han.

Forklaringen på denne optimisme har Peter Lodahl et bud på: Kvantefysik begyndte med tankeeksperimenter i begyndelsen af det 20. århundrede. Tankeeksperimenterne blev til eksperimentel fysik i 1980’erne.

»Nu er det blevet dagligdag at kontrollere kvantemekaniske systemer i laboratorierne. Og derfor kommer kvanteteknologien nu,« siger han.

»Hvor det før var ren fysik, er en stor del nu ‘just engineering’,« siger han, men tager hurtigt ordet ‘just’ i sig igen. For der er store udfordringer med at omsætte et laboratorieeksperiment til et kommercielt produkt, der skal virke hver gang, og dernæst markedsføre det.

Kommentarer (6)

Ved vi, om det er muligt med f.eks. 300 kvantebits samtidigt. 2 ^ 300 er jo et ganske stort tal (antallet af kombinationer), hvis vi sammenligner med antallet af planck sekunder som universet har eksisteret.

Jeg tror vi kan forvente en nyopdaget lov, der sætter et maksimalt antal kvantebits. Måske afhænger det både af bølgelængde, rummets størrelse, og tid som der bruges til beregningen.

Til sammenligning er antallet af atomer i universet "kun" 2^83 hvis vi tror på big-bang teorien, og ikke på et uendeligt univers.

  • 0
  • 0