31.07.2019
4 min læsetid

Kvantecomputerne kommer

Den første kommercielle kvantecomputer er landet, og virksomheder som Daimler, Samsung og CERN har allerede taget den i brug. Det åbner døren til en helt ny verden, mener IBMs Jan Lillelund.

Morten Scriver Andersen

af Morten Scriver Andersen

Verdens første kommercielle kvantecomputer er lavet af IBM. Foto: IBM

Det var med stor begejstring, da IBM i starten af 2019 præsenterede verdens første kommercielle kvantecomputer. Endelig kom den teknologi, som IBM havde arbejde på siden 1981 ud af laboratoriernes mørke og ind i verdens teknologivirksomheder.

Daimler, Samsung og CERN er blot nogle af de hundredvis af virksomheder, som har taget IBM’s kvantecomputere i brug for at simulere og regne på nutidens teknologiske løsninger.

”For at kunne analysere naturen, kan vi ikke gå med den klassiske teori, for naturen er ikke klassisk. Hvis du vil simulere naturen, skal du lave den kvantemekanisk. Det vidste vi ikke, hvordan vi skulle gøre dengang, og det har vi arbejdet på lige siden,” siger Jan Lillelund, der er CTO i IBM Denmark. 

Du kan høre Jan Lillelunds oplæg om IBM Q og kvantecomputere, når han besøger Technomania 2.-3 oktober i Herning.

Technomania 2.-3. oktober 2019

Technomania er årets store teknologievent i MCH Messecenter Herning, hvor fremsynede virksomheder, state of the art teknologier, startups og et imponerende udvalg af foredragsholdere fra ind- og udland er samlet under ét tag.

Det er gratis at deltage, men du skal registrere dig på Hi-messen.

Når vi begynder at skalere de her qubits, kommer vi ind i en verden, som vi aldrig har kunne tilgå med klassiske computere, og der vil energiforbruget klart være lavere.

Jan Lillelund,
CTO, IBM Denmark

Simulering af bilbatterier

Dermed ikke sagt, at der står kvantecomputere ude hos Daimler, Samsung og CERN. Der står faktisk ikke en eneste.

Kvantecomputerne er samlet i IBM’s datacenter i New York, hvor virksomhederne kan tilgå regnekraften med IBM Cloud. De kommercielle kvantecomputere har mellem 5 og 20 kvantebits – qubits – som opererer bare få tusindedele af en grad over det absolutte nulpunkt på minus 273,15 grader celcius. Køleanlæggene alene koster millioner af dollars, fortæller Jan Lillelund.

Prisen på trods, er der store forskningsmæssige potentialer at hente i kvantecomputernes store regnekraft, som med al sandsynlighed vil øges i de kommende år. Fx når det gælder om at udvikle fremtidens nye lithiumbaterier til fremtidens elbiler, som Daimler ligesom mange andre bilproducenter forsker i.

”De bruger en masse tid i deres forskningsafdeling på at bygge et program op, som gør det muligt at simulere batterier, og det vil de gøre på vores kvantecomputere. Det gør de også for at få en forståelse for, hvordan det her kan bruges i andre sammenhænge,” siger Jan Lillelund.

Finder dronningen i første forsøg

For at forklare, hvorfor en kvantecomputer kan arbejde hurtigere end klassiske computere, nævner Jan Lillelund et kortspil. Lægger du 4 kort på bordet, hvoraf det ene er en dronning, vil en traditionel søgealgoritme skulle vende 2,25 kort i snit for at finde frem til dronningen.

En kvantecomputer derimod behøver kun en operation, fordi den kan repræsentere alle tilstande i kortene samtidig.

”Og når du skalerer det op til millioner af søgninger, begynder det at blive rigtig spændende,” siger Jan Lillelund, der oprindeligt er uddannet ingeniør fra DTU og startede i IBM som programmør for 36 år siden.

En helt ny verden

En ting er antallet af qubits. IBM’s kvantecomputere i deres forskningsdatacenter i Zürich har hele 50 af dem. Men som Jan Lillelund siger, giver antallet af GHz heller ikke det fulde billede af en traditionel computers processor.

Det handler også om ”fejlkorrektion” og ”coherence-tid” – altså den tid som de enkelte qubits kan regne i. For øger du antallet af qubits i en kvantecomputer, bliver regnekraften ikke nødvendigvis tilsvarende større, da det stiller øgede krav til coherence-tiden. Derfor benytter man sig af udtrykket ”quantum volume”, som kombinerer antal af qubits med coherence-tid.

Men kan man holde coherence-tiden oppe og samtidig øge antal af qubits i en kvantecomputer til 275, kan en kvantecomputer ifølge Jan Lillelund indeholde flere samtidige tilstande, end der er atomer i universet. Bogstaveligt talt et astronomisk stort tal.

”Med andre ord skal du bruge meget mere energi, end du nogensinde kan trække ud af solen, for at kunne håndtere den regnekraft med klassiske computere,” forklarer Jan Lillelund, som dog tror, der går endnu 15-20 år før udviklingen når dertil.

”Når vi begynder at skalere de her qubits, kommer vi ind i en verden, som vi aldrig har kunne tilgå med klassiske computere, og der vil energiforbruget klart være lavere.”

Machine learning og månelandinger

Men selvom kvantecomputerne nu er tilgængelige, er der stadig lang vej til at teknologiens fulde potentiale kan udfoldes i de mange forskellige sektorer – den finansielle verden, kemi, materialeforskning og alt, hvad der bruges store mængder af machine learning til.

Her i 50-året for Apollo 11’s månelanding er det nærliggende at spekulere i, hvad kvantecomputerne ville have gjort for månekapløbet.
Dengang havde NASA store vanskeligheder med at udvikle brændstof til raketterne, som kunne bringe det tunge fartøj ud i rummet og videre op til månen uden at eksplodere. Ifølge Jan Lillelund eksperimenterede man fra 1920’erne frem til 1960’erne med at udvikle det.

”Basalt set kunne man ikke forudse noget omkring proceshastigheden med særlig stor nøjagtighed, så det var eksperimentelt det meste. I en kvantecomputer kan vi nu begynde at simulere proceshastigheder med stor nøjagtighed.”

”Hvis vi nu antager, at vi har en kvantecomputer, der er stor nok til at håndtere de kemiske processer, som forløber i en raket. Så vil vi sandsynligvis inden for dage eller uger kunne simulere os frem til en blanding, som giver os de optimale forhold. Med andre ord, kan vi forkorte en forskningsproces, der tog 50 år til måneder. Det er udsigten med en kvantecomputer i hånden,” siger Jan Lillelund og understreger, at der endnu er et stykke vej, før kvantecomputernes regnekraft er nået dertil.

Du kan høre mere om IBM Q og kvantecomputere, når Jan Lillelund besøger Technomania 2.-3 oktober i Herning.