Kvantdatorer står redo att omdefiniera spelplanen för en rad områden, från läkemedelsutveckling och materialvetenskap till artificiell intelligens och cybersäkerhet. Med sin förmåga att lösa extremt komplexa problem kan dessa maskiner, inom det närmaste decenniet, förändra vår värld på ett sätt som tidigare enbart tillhört vetenskapsfiktionens värld.
Kvantmekanikens möjliggörare
Traditionella datorer bearbetar information i form av bitar, som antingen har värdet 0 eller 1. Kvantdatorer, däremot, använder kvantbitar. Tack vare kvantmekanikens principer kan dessa kvantbitar befinna sig i superposition, vilket innebär att de kan representera 0 och 1 samtidigt. Detta kan liknas vid en strömbrytare som kan vara både på och av samtidigt. Utöver detta utnyttjas sammanflätning, där kvantbitar blir oupplösligt länkade, oavsett avståndet mellan dem. Kombinationen av superposition och sammanflätning ger en beräkningskraft som vida överstiger dagens traditionella datorer, för vissa specifika uppgifter. Mer information om detta finns hos Microsoft Azure.
Områden för omvälvning
Kvantdatorns unika förmågor öppnar dörrar till lösningar på problem som dagens datorer inte rår på. Flera sektorer står inför en potentiell revolution:
Materialforskning och medicin
Genom att simulera molekylära interaktioner med oöverträffad precision kan kvantdatorer drastiskt snabba på utvecklingen av nya läkemedel och skräddarsydda material, som exempelvis mer kraftfulla batterier. Detta beskrivs i en artikel från Dagens Industri.
Stärkt cybersäkerhet
Samtidigt som kvantdatorer utgör ett hot mot existerande krypteringsmetoder, driver de på utvecklingen av kvantresistent kryptografi. Kvantteknologin möjliggör också säker kommunikation genom kvantkryptering, vilket gör det omöjligt att avlyssna informationen.
Optimeringsproblem
Kvantdatorer är exceptionellt lämpade för att hitta optimala lösningar på komplexa problem, som att effektivisera trafikflöden, leveranskedjor och energidistribution. Detta kan leda till betydande besparingar och en minskad miljöpåverkan.
Framsteg inom AI
Inom maskininlärning kan kvantdatorer potentiellt öka hastigheten och möjliggöra utvecklingen av mer sofistikerade AI-system. Detta kan få stor inverkan på områden som bildigenkänning, språkbehandling och robotik, och därmed forma framtidens AI-landskap.
Finansiella tillämpningar
Inom finanssektorn kan kvantdatorer förbättra algoritmer för riskhantering och portföljoptimering, vilket också tas upp i Dagens Industri.
Utmaningar och genombrott
Utvecklingen av kvantdatorer är en pågående process, och en central utmaning är att skapa stabila och skalbara system. Kvantbitar är mycket känsliga för störningar, så kallad decoherens, vilket kan leda till fel i beräkningarna. Forskningen fokuserar därför på felkorrigerande koder och innovativa teknologier, som supraledande kretsar och jonfällor.
Förbättrad felhantering och nya material
Betydande framsteg görs inom felreducering. Zero Noise Extrapolation (ZNE) är en teknik som möjliggör mer exakta beräkningar även i närvaro av brus, vilket Forbes rapporterar om. ZNE-metoden går ut på att man mäter effekten av ökat brus och sedan extrapolerar resultaten till en teoretisk nollnivå av brus. Parallellt med detta sker genombrott inom materialvetenskapen. Forskning vid Chalmers har resulterat i skapandet av en okonventionell supraledare som visar tecken på topologisk supraledning. Detta kan öppna för användningen av majoranafermioner för att lagra kvantinformation på ett sätt som är skyddat mot störningar, vilket beskrivs i en artikel [från Chalmers](https://news.cision.com/se/chalmers/r/okonventionell-supraledare-kan-bli-material-for-framtidens-kvantdatorer,c3179365).
Tidskristallernas potential
Ett annat spännande forskningsområde är tidskristaller. Dessa utgör ett nytt materietillstånd där atomer uppvisar ett mönster som upprepar sig i tiden, snarare än i rummet som i vanliga kristaller. Denna tidsmässiga ordning ger en inneboende stabilitet, vilket gör tidskristaller till en lovande kandidat för att bygga stabilare kvantdatorer. Interagerande tidskristaller har skapats, vilket öppnar för möjligheten att använda dem i kvantberäkningar, enligt rapporter från SVT Nyheter.
Initiativ i Sverige och globalt
Sverige, genom Wallenberg Centre for Quantum Technology (WACQT) vid Chalmers, är en aktiv part i den globala utvecklingen av kvantteknologi. En ny testbädd vid Chalmers syftar till att göra kvantdatorer tillgängliga för svensk industri och forskning, vilket kan läsas mer om på Chalmers webbplats. Även Finland satsar på området, med sin andra kvantdator, ’Leena’, vilket Hufvudstadsbladet rapporterar om.
En kvantdriven framtid
Kvantdatorernas era är inte längre en avlägsen dröm. Inom en snar framtid kan vi förvänta oss de första kommersiellt gångbara kvantdatorerna, redo att revolutionera medicin, materialvetenskap, cybersäkerhet, logistik och artificiell intelligens. Denna omvälvande teknik är inom räckhåll och kommer att forma vårt samhälle på sätt vi ännu bara kan föreställa oss. Den snabba utvecklingen, med ständiga framsteg inom kvantberäkning, visar att potentialen snart kan förverkligas.