Tendenssamlet
Vi står foran et stort gennembrud for den praktiske anvendelse af kvanteteknologi.

Teknologien, der vil forandre alt

Ny teknologi Kvanteteknologi vil revolutionere måden, vi er i verden på. Men hvor rammer det først? En række danske eksperter giver deres bud.

Forestil dig al den tekno­­­­logi, du kender i dag, ikke bare får vokseværk. I overført betydning falder teknologien ned i et kaninhul, hvor mobiltelefonen får mere regnekraft end verdens hurtigste supercomputer, hvor en GPS kan måle en genstands placering med millimeters nøjagtighed og en landmand bliver advaret om skadedyr på marken, fordi en mikrofon har hørt en sommerfugle­larve tygge på et kålblad.

Det handler om den nye kvante­teknologi, og hvis du interesserer dig  for teknologi, har du sikkert allerede  hørt historien om ”fremtidens super­computere”, der f.eks. er i stand til at udføre beregninger 3 millioner gange hurtigere end selv den mest kraftfulde supercomputer i dag. At der er tale om en helt anden type af computere, understreges af at kvantecomputeren ikke har bits som byggesten, som du kender det fra dine arbejdsredskaber i dag. Kvantecomputeren har qubits, quantum bit.

IBM offentliggjorde for under et år siden, at man havde udviklet en kvante­processor på 128 qubits, og at man havde en 433-qubit og en 1.121-qubit processor på tegnebrættet. Google sagde for et år siden, at man ville have en fuld funktionsdygtig kvantecomputer inden udgangen af dette årti.

Men man skal tage tech-giganternes udmeldinger med et gran salt, og i første omgang er det slet ikke kvantecomputere, som vi skal holde øje med. 

Det mener forretningsudvikler Peter Viereck, der har mere end 30 års erfaring med implementering af nye teknologier, og bl.a. har rådgivet Niels Bohr Instituttet om, hvordan deres enorme viden og banebrydende forskning kan bruges af virksomheder.

”Jeg er overbevist om, at vi kommer til at forholde os til dele af kvanteteknologien meget snart. Men man skal lægge mærke til rækkefølgen. Kvantesensorer og kvantekommunikation bliver det ­første, vi skal forholde os til. Specielt ultrapræcise atomure, der bl.a. vil kunne gøre GPS meget mere præcis, kommer til at få en stor indflydelse, når du f.eks. vil kunne bruge det til at styre en robot på fabriksgulvet eller på sigt hjælpe mennesker med synshandikap med at navigere, ” fortæller Peter Viereck, der understreger at det praktiske problem for kvantecomputeren er, at den stadig er meget påvirkelig af bl.a. elektriske og magnetiske felter, og derfor er levetiden af den enkelte qubits endnu relativt kort.

Fremtidens sensorer er her

Jan Westenkær Thomsen er leder Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet, der ikke blot er førende indenfor forskning i kvanteteknologi i Danmark – men i hele verden. Han er overbevist om, at vi står foran et stort gennembrud for den praktiske anvendelse af kvanteteknologi. Og han er enig i, at det i første omgang er sensorerne, vi skal holde øje med.

”En af de kvantesensorer, som allerede er her, kan måle små forskelle i tyngdekraften. De forskelle kan afsløre, hvad der ligger nede i jorden, og det er en af de største omkostninger i byggeprocesser, at man ikke rigtigt ved, hvad man bygger ovenpå. Det er en teknologi, som man kan købe i dag,” siger Jan Westenkær Thomsen, der fortæller, at vi i Danmark er langt fremme med at måle magnetfelter med ekstrem præcision med kvantesensorer:

”Det giver enorme muligheder inden for medicin. Kroppens organer afgiver nogle magnetfelter, og med denne her teknologi, vil du kunne lave ekstremt detaljerede målinger non-invasivt. Du vil kunne måle alt fra et fosters hjertefunktion til, om syns­nerven er aktiv. Man vil kunne lave MRI-scanninger, der er i meget højere opløsning, end vi kender det i dag,” siger Jen Westenkær Thomsen, der også peger på navigationsteknologi og gyroer som afgørende - eksempelvis for udviklingen af selvkørende biler. 

Harvest now, decrypt later

Selvom vi ikke skal forvente, at kvante­computere bliver almindelige i de kommende år, er der allerede ­brancher, hvor det er vigtigt at forholde sig til dem. Det gælder ikke mindst inden for it-sikkerhed og andre brancher, der arbejder med informationer, som af en eller anden grund skal beskyttes.

Kvantecomputeren har nogle egenskaber, der ideelle til at knække koder. Fuldt implementeret vil det tage en kvantecomputer få minutter at knække de gængse former for kryptering, vi bruger i dag, siger Jan Westenkær Thomsen.

En udbredt bekymring går på, at fremmede magter allerede nu høster kryptererede oplysninger, der vil kunne læses som en åben bog, når man først har adgang til en kvantecomputer. Det er et begreb, inden for it-sikkerhed:  Harvest now, decrypt later.

Mange virksomheder risikerer uforvarende at dele data, som man ville have beholdt for sig selv i mange år fremover.

”Hvis jeg sad i en virksomhed, der arbejder med krypterede oplysninger, ville jeg tænke over det allerede i dag. En af de største udfordringer, der kommer af kvanteteknologi, er, at man skal tænke over, hvad levetiden er for sine data. Hvis det er en banktransaktion, så er det måske ikke så vigtigt. Men hvis du taler om patentrettigheder, eller et udviklingsprojekt, der kan være 10-15 år undervejs, ville jeg være meget opmærksom på det. Ikke mindst i lyset af, at kineserne er meget længere fremme med kvante­c­omputere og dekryptering, end vi er,” siger Jan Westenkær Thomsen.

Ikke som de andre computere

Kvantecomputeren vil ikke kun være meget hurtigere end en traditionel computer. Den virker helt anderledes. Mens byggestenen i en traditionel computer er bits, der kan være enten et nul eller et et-tal, kan en qubit være begge dele.

Qubittens dobbelt egenskaber betyder, at regnekraften ikke vil stige lineært, men eksponentielt. Der skal derfor markant færre qubits til at skabe ”quantum supremacy”- en kvantecomputer, der er hurtigere end den største traditionelle supercomputer.

Allerede ved 300 qubits taler matematikerne om, at det – i hvert fald i teorien – kan betyde flere beregninger, end der er atomer i universet.

Kilde: Jan Westenkær Thomsen

Områderne, kvanteteknologi vil forandre

It-sikkerhed

En af de brancher, hvor kvanteteknologi allerede er på dagsordenen, er inden for it-sikkerhed.

Det fortæller Thomas Brochmann Pedersen, der er software-ingeniør og arbejder som sikkerhedsekspert i den aarhusianske virksomhed Cryptomathic, som leverer krypteringssystemer og software til virksomheder i hele verden.

”Et typisk spørgsmål fra vores kunder lige nu, er, om kvantecomputere kan ødelægge deres sikkerhed, og om, hvad de synes, de skal gøre ved det,” fortæller Thomas Brochmann Pedersen fra Cryptomathic.

Hans anbefaling til kunderne er, at de skal ”slå koldt vand i blodet”, men de skal også være bevidste om, at mange af de algoritmer, der bliver brugt til kryptering – typisk den, der hedder RSA – ikke vil være sikre i al fremtid.

”Vi anbefaler dem, at være kryptoagile. Det betyder, at du ikke skal låse dine systemer fast på en bestemt algoritme. Du skal lave din software, så du kan skifte algoritmen på kort tid,” fortæller han.

Medicin

Kvanteteknologi kan betyde store forbedringer inden for diagnosticering – f.eks. med ekstremt præcise MRI-scanninger. På længere sigt vil kvantecomputere betyde udviklingen af helt ny medicin.

”I medicin har vi bivirkninger, fordi der er kemiske processer, som vi ikke forstår. Med en eksponentielt stigende regnekraft, vil der være et helt andet perspektiv for, at vi kan forstå kemiske processer og eliminere utilsigtede bivirkninger,” siger Jan Westenkær Thomsen, Niels Bohr Instituttet.

Forsvar

I både NATO og Kina er for­svaret og den militære indu­stri stærkt interesseret i kvante­teknologi. Det handler både om sikker kommuni­ka­tion og it-sikkerhed, men også om udvikling af nye ­våbentyper, f.eks. ultra­præcise sensorer og droner til rekognoscering og kunstig intelligens til bestemmelse af mål.

Landbrug

Sensorer kan have stor betydning for et mere effektivt landbrug, der bruger mindre kunstgødning og færre pes­ticider. Ifølge Jan Westenkær Thomsen er der eksempelvis udviklet en sensor, der ud fra lyden af vingeslaget fra et insekt på lang afstand kan bestemme arten og ­sågar dets køn.

Logistik og forsyningskæder

Be­regninger af ruter og forsynings­kæder, kan være kom­plekse, hvis man ­lægger flere punkter og parametre ind over. ­Derfor er der stor interesse for kvante­computere for alle, der arbejder med logistik og ­for­syningskæder. Den cana­diske super­markedskæde Save-­On-­Foods har i samarbejde med firmaet D-­Wave allerede ud­viklet et ­system til beregning af ­deres ­interne forsynings­kæder på baseret på kvante-­beregnigner. Men også logistik­kæmper som ­eksempelvis A.P. Møller – Mærsk er stærkt ­interesserede i kvante­teknologi.