Dette indlæg er alene udtryk for skribentens egen holdning.

Kvantekapløb

26. september 2022 kl. 09:307
Kvantekapløb
Illustration: Getty.
Artiklen er ældre end 30 dage

De sidste par uger har for mit vedkommende stået i kvanteteknologiens tegn. Selvom det er ved at være en del år siden, jeg forskede i kvanteoptisk sensing, var det en helt særlig fornøjelse at have muligheden for at tage med på først kvantekonference for følge med i ,hvor kvanteteknologien er på vej hen, og derefter foredrag om, hvordan kvanteteknolog også indenfor patentering er noget der kræver, at man tænker så det knager.

Kvantekonference

I midten af september havde IT branchen og Danish Quantum Community arrangeret en konference under navnet ”Hvordan vinder Danmark kvantekapløbet?”. Jeg ved ikke, om jeg direkte fik svaret på det spørgsmål, men det var utroligt spændende at høre alskens forskellige vinkler på kvanteteknologien og dens potentiale.

Forskere fortalte om de forskellige afkroge af kvanteteknologien, og hvor den er ved at bevæge sig henad. Novo nordisk fonden var der og fremlagde, hvorfor de synes det er så vigtigt at satse på kvanteteknologi, og hvad de mener der skal til for at Danmark virkelig kan rykke sig på den front – og verden fik noget af svaret på det ugen efter, hvor de afslørede en milliardinvestering i, at Danmark skal have sin egen kvantecomputer. Repræsentanter fra store virksomheder så som IBM og Microsoft, der går forrest med at få kvanteteknologien på markedet fortalte om, hvor langt de er nået, og hvor lang vej der er igen. Andre store virksomheder som Ørsted fortalte om, at de har kastet sig ud i at undersøge, hvordan kvanteteknologien kan komme dem til gode også. Start-up-virksomhederne Kvantify og Qdevil fortalte om deres erfaringer med at komme ind på et højteknologisk marked. Og endelig var der politikere, der fortalte om deres interesse for feltet, og som anerkendte at det var et område de ikke vidste meget om og som gerne ville lytte og lære.

Jeg var indrømmet lidt for optaget af at lytte med til debatten og grifle noter ned til at gøre ret meget ud af fotografering til konferencen, men jeg fik taget et enkelt billede fra de højloftede haller på Christiansborg, hvor kvantekonferencen blev holdt. Illustration: Louise Floor Frellsen.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Det var på alle mulige måder en fornøjelse at få lov til at være med og blive opdateret på feltet – og for mig personligt var det hyggeligt at se en masse velkendte ansigter og høre, at de forsat knokler løs med at udvide både viden og teknologien derude.

Quantum fields

På konferencen var der meget tale om det nye Silicon Valley – men det handler ikke om silicium, og måske skal vi også ud af dalene. Der blev i hvert fald foreslået, at vi i stedet skal sigte efter at skabe de nye kvanteenge i Danmark.
Det kommer til at kræve tid, slid og penge at nå dertil, men noget af det der var enighed om, at der skulle til for at det kan lykkes er:

  • Stræk uddannelse – selvfølgelig indenfor kvanteteknologi, men også i alle mulige andre felter, for det er et tværfagligt felt, hvor der både er brug for forståelse af teknologien der udvikles, og det den skal spille sammen med.

  • Globalitet – det skal være til at hente arbejdskraft og ekspertviden til landet. Vi har mange dygtige folk i Danmark, hvor vi også uddanner flest pr indbygger indenfor kvanteteknologi, men hvis vi for alvor skal være kvantehovedstaden, skal vi også tiltrække andre og lade dem være med, når de har fattet interesse.

  • Samarbejde, mod og mobilitet – lige nu bliver der forsket rigtig meget i diverse kvanteteknologier i Danmark, og hvis vi som samfund vil høste frugten af det, skal vi holde fast i det, vi finder frem til og få det brugt til at skabe eller hjælpe virksomheder. Det kræver, at der er samarbejde imellem forskningsverdenen og industrien, og at det er muligt for forskere at give start-ups og spin-outs et skud, uden at det leder til, at man ikke kan vende tilbage til forskningen, hvis ikke forretningseventyret går som tiltænkt.

Kvanteteknologi verden over

Danmark er selvfølgelig ikke det eneste land, der interesserer sig for kvanteteknologi, og at kalde det kvantekapløbet er ikke helt galt, for verden over er der spillere, der er ved at etablere sig.

Den europæiske patentmyndighed (EPO) laver løbende analyser baseret på statistik, de kan trække ud fra hvilke emner, der bliver søgt mange patenter indenfor og hvor i verden, der er mest patentaktivitet. To af deres seneste rapporter handler om kvanteteknologi i rummet og kvantemetrologi og – sensing. Og nu er de så i gang med at udarbejde en om kvantecomputere, som jeg ser meget frem til at kaste et blik på, når den bliver færdig.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Ved det patentforedrag jeg var til, inkluderede repræsentanter fra EPO nogle få af pointerne. Overordnet set er der ingen tvivl om, at der er en støt stigning indenfor patenter, der har med kvanteteknologi at gøre. En interessant tendens, der blev fremhævet, kommer fra et studie, der blev lavet i 2021, hvor der blev set på både videnskabelig publiceringer og patenter, der relaterede sig til ”kvanteteknologi”. Ser man på topspillerne er der tale om Europa, Kina og USA, men fordelingen varier noget imellem de to kategorier.

Europa står for næsten 32% af de videnskabelige publikationer, men ikke mere end 8% af patenterne. Kina derimod har knap 20% af de videnskabelige publikationer og hele 50% af patentansøgningerne.

Det kunne godt insinuere flere ting: Kina har tydeligvis stor interesse i kvanteteknologi, og så vidt jeg har ladet mig fortælle kommer det også i høj grad fra statslig side. Derudover har Kina noget større fokus på at anvende teknologien end man ser i Europa. Det sagt er antallet af patenter jo langt fra et mål for, hvor mange teknologier, der når ud i virkeligheden, og hvis det er noget kinesiske virksomheder bliver målt meget på, kan der være mange af de patenter, der ikke i praksis er så relevante. Alligevel er det måske værd at tage med, at imens der i stor stil forskes i kvanteteknologi i Europa, bliver der vist ikke arbejdet så meget på at flytte den forskning fra universiteterne og ud i samfundet.

Ser man specifikt på kvanteberegninger under patentklassen ”G06N10/00 - Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena” er der også en støt stigning i mængden af patenter der er blevet indleveret de seneste år

Analyse baseret på patentklasse/CPC-kode. Familier er samme ansøgning udbredt i flere lande og deres afdelte, ”earliset priority” viser første indlevering og giver derfor den tydeligste indikation af, hvor meget der er kommet til. (Redigeret med følgende tilføjelse den 26. september kl 10.40) Bemærk at ansøgninger som standard først publiceres 18 måneder efterindlevering, derfor er tallene i grafen kun fuldt opdateret frem til marts 2021, hvilket vil være årsagen til noget af det skarpe fald i slutningen af grafen. Illustration: Patbase.

I forhold til kvanteberegningsmetoder er vesten noget mere med – især USA står for langt størstedelen af ansøgninger. En interessant ting at notere sig er også, at i USA er der en langt større andel af de indleverede ansøgninger, der ender med at blive udstedt, end der er af de indleverede i både Kina og ved EPO. Det skyldes formentligt forskelle i praksis i forhold til, hvad der skal til for, at noget kan patenteres i de forskellige jurisdiktioner.

Oversigt over hvor stor en andel af de enkelte patentansøgninger indenfor kategorien "quantum computing", der er blevet indleveret i forskellige jurisdiktioner og om ansøgninger er verserende, udstedet eller faldet/opgivet. Illustration: Patbase.

Patentering af kvantecomputerprogrammer

Lige i halen på den danske konference fik jeg muligheden for at dykke dybere ned i, hvordan EPO forholder sig til kvanteteknologi og især programmer til kvantecomputere. Det korte og det lange var, at det er et felt, der er så nyt, at de ikke rigtig har nået at lave regler for det specifikt. Samtidig er sagsbehandlerne ved EPO bundet af retningslinjerne for sagsbehandling, og derfor bliver det bedste, de kan gøre at læne sig op ad, hvordan man ser på klassiske computerprogrammer.

Når der er tale om specifikke nye maskiner, uanset om det er lasere, sensorer eller nye varianter af kvantecomputere, er det som med al anden teknologi – hvis det er et produkt med nye komponenter eller komponenter sat sammen på en ny måde, så det gør noget opfindsomt, skal det nok kunne beskyttes.

Når det kommer til kvantecomputerprogrammer – altså basalt set software til kvantecomputere – bliver det helt anderledes snirklet. Som jeg har skrevet om tidligere er der helt særlige regler for ”softwarepatenter”, navnlig at man ikke kan tage patent på ”software som sådan” – men man kan godt patentbeskytte computerimplementerede metoder. Så for at undgå udelukkelse fra patentering, skal man ”bare” sørger for, at der er en computer med – men om det så er opfindsom er en helt anden snak, for det er kun det der har en teknisk effekt i systemet, der kan lede til patenterbarhed. De samme regler gør sig gældende for programmer implementeret på kvantecomputere. Men her er der så yderligere benspænd, fordi man skal skelne imellem, hvilke dele der er implementeret på klassisk computer, hvilke der er på kvantecomputere. Dertil kommer, at der er begreber – så som qubits – som både kan betegne teoretiske koncepter og fysiske entiteter. Som altid skal man holde tungen lige i munden, når man skal beskrive nye koncepter, især når det er af en højteknologisk slags, som der kun er meget få i verden der faktisk forstår, og det bliver for patenter ikke nemmere, når myndighederne endnu ikke har nået konsensus om, hvordan man egentlig beskriver den slags systemer.

Hvad tror I, der skal til for at Danmark kan vinde kvantekapløbet?

7 kommentarer.  Hop til debatten
Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
7
3. oktober 2022 kl. 09:45

Delvist ja, men det kommer meget an på den specifikke opfindelse. Man kan godt have et stykke computerimplementeret metode, der har en ”yderligere teknisk effekt” i form af at bespare regnekraft i computeren, som fordrer lagring på en specifik måde eller noget lignende. Der vil software i EP være begrænset til at være beskyttet, når det bliver brugt på en computer og har den yderligere tekniske effekt, men den lagringsmetode kan måske godt bruges uanset om man er i gang med at lave simuleringer af stress i mekaniske strukturer, om man er ved at regne på aktimarkeder eller om man spiller et computerspil og så vil den ikke være låst.

Men hvis der er tale om software, der kun har en teknisk effekt i det tilfælde, når det bruges til stressberegninger og kun er beskrevet i ansøgningen i den kontekst, der vil det udelukkende være beskyttet til den brug. Hvis nogle andre for eksempel kan finde en måde at bruge algoritmen til også at skabe forbedringer i forbindelse med aktiemarkedsberegninger vil det ikke være beskyttet fordi det ikke er en teknisk brug at lave en mere præcis beregning, når det ikke er en effekt på computeren eller et fysisk system.

6
3. oktober 2022 kl. 09:38

Meget overordnet sagt – og uden at være ekspert på reglerne i USA – handler forskellen i udstedelse imellem USA og EP i høj grad om reglerne for, hvad der kan patenteres i de to jurisdiktioner.

Hvis jeg husker ret, er reglen i USA, at man kan patentere alt, der er menneskeskabt og teknologisk. I EP er der en række regler for bestemte ting, der er udelukket fra patentering (uanset om det er teknologisk og opfindsomt) for eksempel metoder til behandling af mennesker (så som kirurgi) og altså også ”software som sådan”. Det gør, at det er sværere at opnå patent i EP/at der slet og ret er færre ting, man kan få patent på i EP.

Som udgangspunkt er det derfor ikke et spørgsmål om, at vi er dårligere til at skrive ansøgninger i EU, men om at den samme ansøgning i nogle tilfælde snildt kan blive udstedt i USA, imens den ikke kan i EP. Også indenfor andre felter end lige med kvantecomputere, har jeg set det flere gange med ansøgninger, jeg selv har haft med at gøre, at de netop hurtigt leder til udstedelse i USA, imens der må kæmpes (og nogle gange endda opgives) hos EPO.

5
30. september 2022 kl. 17:41

Du skriver:

Når det kommer til kvantecomputerprogrammer – altså basalt set software til kvantecomputere – bliver det helt anderledes snirklet. Som jeg har skrevet om tidligere er der helt særlige regler for ”softwarepatenter”, navnlig at man ikke kan tage patent på ”software som sådan” – men man kan godt patentbeskytte computerimplementerede metoder. Så for at undgå udelukkelse fra patentering, skal man ”bare” sørger for, at der er en computer med – men om det så er opfindsom er en helt anden snak, for det er kun det der har en teknisk effekt i systemet, der kan lede til patenterbarhed.

Som jeg forstår det, så er det kun muligt at patentere programmer i forbindelse med embeddede løsninger. Normalt, så vil en embedded løsning være designet til en specifik opgave. Betyder det reelt, at software programmer kun kan patenteres til specifikke patenterede opgaver, altså at der skal være et formål, og algoritmen som sådan ikke er patenteret, hvis den anvendes til andet, eller generalt i et computerprogram?

4
30. september 2022 kl. 17:35

Grafen viser, at en langt større procent af USA ansøgte patenter er "granted" end for EU. Hvad skyldes det? Er vi i europa generalt dårligere til at skrive pantentansøgningen? Umiddelbart ser ud til at ca. 50% af ansøgningerne gives i USA, mens kun 15% bliver givet for EU. Tyskerne er særligt dårlige til at skrive ansøgninger der godkendes.

Gælder det for andre områder end kvantecomputing, at USA har større procentdel patentansøgninger der godkendes end vi har i EU og tyskland?

3
29. september 2022 kl. 07:47

I løbet af vores århundrede vil nyt og gammelt kunne skabe fred og frihed og menneskelig vækst i det tredje årtusind, da forskningsfremskridtet snart er slut, og vi bør genopdage en vis ydmyg og fantasifuld rolighed

Netop fordi jeg selvfølgelig elsker og anerkender kvantefysik, som stadig kan gøre visse fremskridt, vil jeg lige minde om, at der stadig findes skel imellem klassisk fysik & kvantefysik.

Ifølge den gamle kvanteteori er energi-niveau-separationen DE og det ergodiske tids-spænd Dt kvantiseret ved hjælp af Bohr's frekvens-betingelse, idet f = 1/Dt:

DE Dt = h

Ifølge energi-tids-ubestemtheds-relationen er ubestemthederne for energien dE henholdsvis for tiden dt i iagttagelsesprocessens uelastiske udveksling af energi over tid imellem systemet og apparaturet, jævnfør Newton's tredje lov, idet dE = F dx:

dE dt > h

Man omregner her fra gaussiske til box usikkerheder på følgende måde

dE dt = F dx dt = dp dx (box) = 12 dp dx (gaussisk) > 12 h/(4 pi) = cirka h

Så er systemet klassisk, kun hvis dt < Dt, og dE > DE, og kvantisk, kun hvis dE < DE, og dt > Dt, men ellers statistisk, hvis dt > Dt, og dE > DE.

Idet DE aftager tilnærmelsesvis med antallet af aktive frihedsgrader, og Dt tilsvarende tiltager eksponentielt.

Så vil ubestemtheden i tid for god kvantekohærens, dt > Dt = 2^N 1/f, hvor N er antal qubits, N højst 100.

Så man kan roligt glemme alt om makroskopisk kvanteteknologi eller om kvantecomputeroverlegenhed.

Alligevel er eksperimenterne gode, men spild nu ikke alle jeres penge, hvad enten på kvante-fix, klima-fix, rumfart-fix, AI-fix eller stamcelle-fix.

Fordi der er stadig behov for penge til gode gamle gængse lavpraktiske behov som ingeniørerne ved alt om.

Mennesket har hele naturhistorien i sig, og teknologi er altid kun til hjælp sammen med hele kulturhistorien, så jeg synes bare, at i løbet af vores århundrede vil fremskridtet ebbe ud, fordi vi når selve skabelsens grænse

2
26. september 2022 kl. 10:37

God pointe med ansøgningskurven – det burde jeg selvfølgelig have knyttet en kommentar til (og vil lige smide ind der oppe også): der er formentlig to faktorer, der er de primære årsager til at man ser dyk i antal ansøgninger og prioritetsskabende ansøgninger.

Det ene er, at det som standard tager op til 18 måneder fra en ansøgning indleveres til den publiceres. Så når vi skriver september 2022, kan vi for alle perioder efter marts 2021 se lavere tal på grafen, end vi antageligvis vil ende med at få ud. Det er lidt det, Patbase har antydet med den grå zone til sidst i grafen, men jeg tror stadig den underskyder antallet med omkring et kvartal, sådan som den er skåret.

Den anden ting er nok, som du siger, at der er ved at gå noget af pusten af hypen. Især synes jeg, at man ser en antydningen af, at der er et skarpere dyk i antallet af ansøgninger end i prioritetsskabende ansøgninger, hvilket kunne tyde på, at ansøgerne vælger færre lande at sende ansøgningerne til internationalt, fordi det alligevel er dyrt at opretholde mange ansøgninger/patenter, hvis man ikke er klar til at gå på markedet i alle de lande man håber på en dag.

Jeg tror nu nok vi skal se mere brug af kvantecomputerne i fremtiden, især nu hvor der faktisk begynder at være flere af dem tilgængelige med nok qubits til, at man kan gøre noget med det. Til gengæld tror jeg bestemt, du har ret i, at kvantecomputere ikke kommer til at forsøge at udkonkurrere klassiske computere. Selv hvis man kunne få dem til at køre ved stuetemperatur, er en kvantecomputer ikke bare en hurtigere/bedre klassisk computer, som ville gøre alle de processer, vi er vant til i dag bedre. De har nogle fundamentalt andre funktionsmuligheder, der som du siger, vil være utroligt gode på nogle meget specialiserede områder, fx indenfor kryptering og simuleringer/beregninger for økonomi, biologi og logistik, men som ikke nødvendigvis vil ende med at være noget, vi som slutbruger kommer til at interagere direkte med.

Så jeg tror du har helt ret i at det kommer til at være et forskningsværktøj – jeg er dog optimistisk omkring, at det kommer til at være i forbindelse med udvikling og optimering og ikke ”kun” grundforskning.

1
26. september 2022 kl. 10:01

Kurven om antal ansøgninger ligner starten af Gartners hypekurve (https://en.wikipedia.org/wiki/Gartner_hype_cycle) med et dyk efter en skarp stigning. Så jeg er bange for, at vi er på vej ind i "Trough of Disillusionment".

Personligt synes jeg også, at kvantecomputere er blevet hypet meget kraftigt i forhold til de resultater, der er opnået. Bevares, der kommer sikkert interessant forskning ud af det, men om kvantecomputere nogensinde kommer til at konkurrere med klassiske computere på andet end meget specialiserede områder er efter min mening ret tvivlsomt.