Gør dig klar til kvanterevolution 2.0: Nu skubber forskerne til fysikkens love

En kvanterevolution opstod i midten af 1900-tallet ud af den viden om de fysiske love for mikroverdenen, som blev opdaget i 1920’erne og 1930’erne; ikke mindst på Niels Bohrs Institut for Teoretisk Fysik på Københavns Universitet.

En helt ny forståelse af, hvordan for eksempel elektroner og fotoner opfører sig efter kvantefysiske regler, gav os transistoren i 1947 og laseren i 1960 – komponenter, der banede vejen for hurtige og billige computere og et globalt internet, der kan transportere enorme datamængder lynhurtigt rundt på kloden.

I dag står vi over for den anden kvanterevolution. Her vil vi ikke kun udnytte vores viden om kvanteverdenen, men aktivt forandre den.

De nuværende former for kunstig intelligens og neurale netværk efterligner alle på en eller anden måde hjernens opbygning og har derfor naturlige pendanter. Et stort netværk af kunstigt fremstillede og forbundne kvantetilstande vil der­imod ikke have sin lige i naturen.

I en række artikler resten af året sætter Ingeniøren derfor fokus på kvanteteknologi, hvordan man manipulerer med kvantetilstande for at opnå de ønskede effekter og de teknologiske forandringer, vi kan forvente af den anden kvante­revolution. Og i en ‘kvanteskole’, som vi lancerer på ing.dk, får du mulighed for at lære mere om de fysiske hovedbegreber.

Den anden kvante­revolution står for døren, samtidig med at vi i disse år begynder at se grænserne for den første kvanterevolutions formåen.

Allerede inden transistorerne kommer tæt på at have atomartykke lag, hvor vi finder den fysiske grænse for det muliges kunst, møder vi nemlig praktiske begrænsninger.

Computerchips, der skal regne hurtigere og hurtigere, sluger mere og mere energi, og det er allerede nu et problem for mange chips blot at slippe af med overskudsvarmen, så de ikke brænder sammen.

Løsninger på uløselige problemer

Men ved at manipulere med kvanteverdenen har vi udsigt til fortsat at kunne øge computeres regnekraft. Ikke bare lidt efter lidt, men ved et – undskyld udtrykket – ægte kvantespring vil vi blive i stand til at løse problemer, som i dag er uløselige selv for verdens allerstørste supercomputere.

Det gælder eksempelvis design af højtemperatur-superledere, syntese af dedikerede molekyler inden for den kemiske og farmaceutiske industri foruden det ofte omtalte eksempel med brydning af krypteringskoder, som allerede har fået NSA i USA til at udsende en advarsel om, at man bør overveje at skifte til koder, som selv en kvantecomputer ikke kan bryde.

Og den anden kvanterevolution har samtidig potentiale til at mindske energiforbruget i de store datacentre, der bygges verden over – også i Danmark. De er energislugere på niveau med luftfartsbranchen med omkring 3 procent af verdens elektricitetsforbrug og 2 procent af vores samlede CO2-udledning. Og pilen peger kun opad for datacentrene.

Industrien satser stort

Derfor har Google, Microsoft, IBM og mange andre teknologivirksomheder store forskningsprogrammer inden for kvanteteknologi og samarbejder med universitets­grupper verden over; også i Danmark.

Derfor har Innovationsfonden givet sin hidtil største bevilling på 80 mio. kr. til kvanteteknologi, og derfor vil EU lancere et flagskibsprojekt inden for kvanteteknologi med et budget på en milliard euro.

Og derfor sætter Ingeniøren nu ekstra fokus på området.