Kvantecomputere - stadig på radiorørs-niveau

Kvantecomputeren, der kan foretage et astronomisk antal beregninger på nærmest ingen tid, er ikke lige om hjørnet. Udviklingen går dog fremad og befinder sig ifølge forskere lige nu på radiorørs-stadiet.

Forestil dig en vidundermaskine, der kan foretage nærmest uendeligt mange parallelle beregninger på så godt som ingen tid. Sådan et apparat ville eksempelvis kunne udregne alle mulige trækkombinationer i et spil skak og dermed sætte en definitiv stopper for morskaben ved spillet.

Maskinen ville også kunne komme med et fornuftigt bud på problemer a la ?the travelling salesman?, hvor den mest effektive rute for en handelsrejsende, der skal omkring en række byer, skal beregnes. En problematik, som er svær at løse på traditionelle computere på grund af de mange kombinationsmuligheder.

I den mere dommedagsagtige ende ville en maskine med den ufattelige parallelle regnekraft formentligt også udgøre en alvorlig sikkerhedstrussel mod de krypteringsalgoritmer, der baserer sig på store primtal. For hvis apparatet kan foretage uendeligt mange sideløbende beregninger, ville det også kunne finde frem til, hvilke primtal der er ganget sammen for at danne en given nøgle. Og dermed ville nøglen blive værdiløs.

Maskinen, der muligvis ville kunne udrette ovenstående og mere til, går under populærbetegnelsen kvantecomputer. Den findes ikke, men er blevet diskuteret gennem de sidste 25 år, ligesom computerens potentielle anvendelsesmuligheder også er blevet vendt og drejet. Men siden fysikeren Richard Feynman i 1981 omtalte muligheden for en kvantecomputer, er det dog ikke kun blevet ved snakken.

Forskere i Danmark og i udlandet arbejder på at realisere kvantecomputeren, men målet er dog langt fra inden for rækkevidde. Version2 fik lejlighed til at møde et par af forskerne, da de var samlet til en workshop på Niels Bohr-instituttet.

Radiorør

Ifølge lektor Karsten Flensberg fra Niels Bohr-Instituttet befinder menneskeheden sig omkring radiorøret i forhold til udviklingen af en kvantecomputer.

»På nuværende tidspunkt befinder vi os på radiorørs-niveau. Radiorøret er knap opfundet,« siger han og tilføjer:

»Der er udviklet et laboratorie-radiorør, som vi kan få til at virke, hvis der står nogle forskere og finpudser det.«

Radiorøret blev udviklet for ca. 100 år siden og er hovedforudsætningen for, at vi i dag har moderne elektronisk udstyr så som computere. Så set i det lys befinder kvantecomputeren sig altså et godt stykke ude i fremtiden, fordi en computer baseret på kvantemekanik fungerer på en fundamentalt anderledes måde end almindelige computere.

En hård nød at knække

Professor ved Harvard University Charles Marcus forsøger, ligesom andre forskere verden over, at finde et passende radiorør til kvantecomputere. Hans forsøg foregår omkring det absolutte nulpunkt (minus 273,15 grader celsius) på det atomare niveau.

»Der er to aspekter. Der er det teoretiske aspekt, og så er der det eksperimentelle aspekt. Og de teoretiske aspekter er unge, men ikke på spædbarns-stadiet. Hvilket betyder, at vi forstår visse problemstillinger særdeles godt, men vi ved ikke, om disse problemstillinger er undtagelser til hovedreglen, eller om de faktisk er hovedreglen,« siger Charles Marcus.

Han er leder af Center for Nanoscale Systems ved Harvard University og forsker blandt andet i at lave de grundlæggende byggeklodser til kvantecomputere, de såkaldte qubits. I modsætning til bits i binære computere, som enten kan udgøre et nul eller et-tal, så kan en qubit befinde sig i nul og et samtidigt, og det er her, muligheden for den store parallelle regnekraft ligger gemt.

Ifølge Charles Marcus ligger den del af kvanteteorien, som forskerne forstår, nogenlunde fast. Der er dog langt fra teori til virkelighed - især når det gælder kvantecomputere.

Charles Marcus fortæller, at kvantecomputere har vist sig forholdsvis sværere at udvikle end andre teknologier, som blot skulle realiseres, efter ideen først er født.

»Dette her er ganske enkelt svært. Og vi ved faktisk ikke endnu, om det er svært som ?før eller siden får vi et gennembrud? eller svært som ?før eller siden får vi ikke et gennembrud?,« siger han.

Gennembrud eller ej, så lykkes det hele tiden forskerne at komme videre i retning af en kvantecomputer.

»Der er betydelige fremskridt på alle fronter, som kommer hurtigere, end roadmaps har forudsagt. Der er stadig lang vej, vi er der ikke endnu, men det er ikke sådan, at vi bare går rundt og siger ?Dette her skal nok virke, bare gi' os flere penge?,« siger Charles Marcus og henviser til, at han ikke er ?over-optimistisk?.

Uvis anvendelse

Helt præcist, hvad kvantecomputere kan bruges til, når eller hvis radiorørene engang kommer på plads, er uvist. Også for forskere som Charles Marcus. Han har dog et indirekte bud på, hvilke opgaver en kvantecomputer vil egne sig til. Nemlig problemer, som nutidens computere ikke kan løse.

»Man kan se, hvad der er et svært problem. Et svært problem nu om dage er et problem, der også er svært for Google. Et hvilket som helst firma, der kan gennemsøge hele internettet på en tiendedel af et sekund er rimeligt dygtigt. Så hvilke problemer er selv Google ikke gode til? Mondæne problemer. Flyrejseplanlægning. At finde den billigste billet mellem her og Madrid.«

Charles Marcus nævner desuden sikker overførsel af information, computerkraft og simulering af ? ja, kvantemekaniske systemer som mulige anvendelsesområder for en kvantecomputer. Han understreger dog, at det ikke er til at sige, præcist hvilke områder en kvantecomputer viser sig at være udslagsgivende inden for.

»Det kan være, det er de tre områder, det kan også være, de ikke viser sig at være så brugbare.«

Det er dog ikke alt, der nødvendigvis går hurtigere med en kvantecomputer. Eksempelvis problematikken omkring håndteringen af en bankkonto, hvor tal blot skal trækkes fra og lægges til, og hvor parallelberegninger ikke giver nogen mening. Og her passer almindelige computere, ifølge Charles Marcus, fint til opgaven,
»It ain't broken, so let's not fix it,« som amerikaneren siger.

Kvantekryptering på hylden

Det er svært at få Charles Marcus til at komme med et præcist bud på, hvornår en praktisk anvendelig kvantecomputer ser dagens lys. Et konservativt bud lyder dog på inden for de næste 100 år.
»Hvis nogen sinde, så ja,« siger han.

Der er imidlertid ingen grund til at sove tornerosesøvn for at komme i nærheden af kvanteteknologi. Kvantekryptering er nemlig allerede tilgængeligt, hvilket i øvrigt er praktisk, da selv ikke en kvantecomputer, som ganske vist ikke eksisterer endnu, kan bryde kvantekryptering.

»I dag kan man faktisk allerede købe en maskine, der lader dig sende information herfra og dertil, så det er fuldstændigt ubrydeligt, bare ved at bruge kvantemekanikkens love,« fortæller lektor ved Niels Bohr Instituttet, Anders Søndberg Sørensen.

Ideen bag kvantekryptering går ud på, at det altid vil være muligt at se, om nogen har opsnappet informationer i det sikrede system, fordi fotonerne, som bærer informationerne, kun kan ende hos én modtager - og altså ikke både nå modtageren og en eventuel medlytter. Det dikterer de kvantemekaniske love.

Kvantekryptering er dog indtil videre begrænset til kun at kunne forløbe over afstande på omkring 100 kilometer, ved længere afstande risikerer fotonerne nemlig at forsvinde undervejs, og så når der ingen information frem til modtageren.

Problemet med afstandsbegrænsningen kan dog sagtens løses, det kræver bare en kvantecomputer?

»For at få det til at virke over større afstande, bliver vi nødt til at have en form for repeater-station i midten, hvor vi bliver nødt til at have en lille kvantecomputer. Ikke en stor kvantecomputer, men en meget lille kvantecomputer,« siger Anders Søndberg Sørensen i et beskedent toneleje.

Tips og korrekturforslag til denne historie sendes til tip@version2.dk
Følg forløbet
Kommentarer (2)
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
#1 Michael Schade

'Et hvilket som helst firma, der kan gennemsøge hele internettet på en tiendedel af et sekund er rimeligt dygtigt.'

Ovenstående citat fra artiklen er ikke korrekt, en søgning i Google giver ikke en søgning i hele internettet, men kun en søgning i det lagrede billede af internettet som Google har indekseret på sine servere.

Prøv at lægge en ny side med informationer på nettet og der kan gå uger inden du kan finde informationer om den i Google.

Men ellers er det da meget fint at Google kan levere svar på forespørgelser indenfor få tiendedele af et sekund.

  • 0
  • 0
#2 Deleted User

En bibliotekar der kan gøre det på under en halv time er også dygtig.

Jeg har altid haft stor tiltro til dem, der kunne slå op i en telefonbog, og finde et telefonnummer på ganske kort tid, trods den indeholder mange millioner navne.

Men næppe til, at de får fremtid indenfor EDB.

  • 0
  • 0
Log ind eller Opret konto for at kommentere