Quantum Computing: Dead on arrival?

I løpet av et kort år har Quantum Computing flyttet fra garderoben til hovedscenen i teknologimarkedet. Microsoft satser, Google er kommet langt, IBM viser prototyper mens småselskaper får store penger fra forventningsfulle investorer. Hva er det som frister, og når kommer ‘kvante-revolusjonen’?

For de fleste av oss er navnet nok til å takke nei til dypere innsikt. Quantum Computing har åpenbar opprinnelse til kvantemekanikk – fysikk og matematikk for viderekomne og spesielt interesserte. Komplisert, avansert, krevende – og viktig for utviklingen av blant annet dagens elektronikk og kjemi.

Derfra til Quantum Computing, som vi kan forkorte til QC, er imidlertid spranget langt. Ideen oppsto på 80-tallet og har etablert solid teori i 'bunnpakka'. Det kan bevises – på 'papiret' – at QC lett utkonkurrerer dagens prosessorteknologi med hendene på ryggen. Og ikke bare dagens, men alle binære, halvlederbaserte maskiner i all fremtid. En drøy munnfull selv for forskere, men matematikken har talt. Binært og transistorbasert er enkelt og effektivt, men har begrensninger. Spesielt i anvendelser der kvante-teori og kvantemekanikk er involvert.

En essensiell tilleggsopplysning. Hva er det de teoretiske ‘kvantemaskinene’ leverer som får et helt marked til å stå på tå hev? Kryptografi er en del av svaret. Kvante-kryptografi – Quantum Cryptography – har egenskaper som gjør den effektivt ubrytelig. Dessuten, hvis QC lar seg realisere, kan de knekke mange av de beste krypterings-mekanismene vi har i dag – i en kaffepause. 

Den andre delen av svaret er algoritmer. En del algoritmer med opprinnelse fra kvante-matematikk og kvante-relatert forskning, har anvendelsespotensiale både i kommersielle og tekniske sammenhenger. De er uegnede sammen med digitale datamaskiner, mens Quantum Computers har løsningene nærmest som en del av sitt DNA. Simuleringer og søk i store datamengder er blant områdene som peker seg spesielt ut. 

Mer enn nok til å få pengene til å rulle – fra myndigheter i Russland, Kina, USA og mange andre land. Og fra store og pengesterke organisasjoner i teknologimarkedet. Ingen kan sitte med hendene i fanget og la 'de andre' få overtaket. 

Det forskes og eksperimenteres så flisene fyker. Bits er byttet ut med ‘qubits’ som - når de kombineres - kan representere mer enn de binære 1 og 0. For eksempel kan 3 qubits representere 8 distinkte tilstander. Videre – en qubit kan implementeres på ulike måter som har det felles at de er ekstremt små og ustabile. For eksempel spinnende elektroner eller polariserte lys-fotoner. Her ramler imidlertid de fleste – oss inklusive – av de faglige resonnementene. Vi aner kompleksiteten, aksepterer potensialet og forstår enkelte av sammenhengene. 

Spennende, men er QC noe vi bør ha på radaren, bruke tid på? Google, IBM, Microsoft og en håndfull andre mener åpenbart det. Google og IBM har laget demonstrerbare maskiner – en slags proof of concept – hvor enkle tester kan kjøres. Kostbart, imponerende, nyttig for utviklingen, men uten praktisk verdi. Om noe, viser eksemplene hvilket tidlig stadium utviklingen befinner seg på. "Artig og spennende, vi hører fra dere om 10 år" er vi fristet til å si. 

Den anerkjente fysikeren Mikhail Dyakonov ved Universitetet i Montpellier, Frankrike, sier det mye klarere og med enorm faglig tyngde. I artikkelen The Case Against Quantum Computing (IEEE Spectrum, november 2018) analyserer han både teori og praksis med et språk og en innfallsvinkel de fleste av oss kan forholde seg til, og ‘lander’ QC på en overbevisende måte. Han diskuterer avstanden fra dagens eksperimenter til anvendelig regnekraft, og setter fingeren på skalering- og stabilitets-utfordringer som entusiastene så langt har unngått. Blant mye annet beskriver han qubits på en forståelig måte for oss som ikke er på innsiden av ‘stammespråket’.

I forbindelse med skalerbarhet, observerer han blant annet:

A useful quantum computer needs to process a set of continuous parameters that is larger than the number of subatomic particles in the observable universe. At this point in a description of a possible future technology, a hardheaded engineer loses interest. But let’s continue. …

Og fortsetter gjør han, men allerede i innledningen kommer den egentlige konklusjonen:

When will useful quantum computers be constructed? The most optimistic experts estimate it will take 5 to 10 years. More cautious ones predict 20 to 30 years. (Similar predictions have been voiced, by the way, for the last 20 years.) I belong to a tiny minority that answers, “Not in the foreseeable future.” Having spent decades conducting research in quantum and condensed-matter physics, I’ve developed my very pessimistic view. It’s based on an understanding of the gargantuan technical challenges that would have to be overcome to ever make quantum computing work.

Artikkelen Quantum Computing and its Impact on Cryptography (Rob Stubbs, april 2018 på nettstedet Cryptomatic) kommer til samme konklusjon fra en annen og langt mindre teknisk innfallsvinkel.

Den strategiske føringen er innlysende: Glem Quantum Computing. Hvis det blir noe av, ligger det mange teknologi-generasjoner frem i tid. I mellomtiden har vi mer presserende utfordringer.

Dyakonovs og Stubbs' artikler lander hypen uten å ta livet av babyen. Faktisk er vår egen interesse for Quantum Computing kraftig stimulert av Dyakonov. Du verden så spennende og utfordrende. Samtidig faller respekten for markedsføringen av QC fra IBM, Google og i noen grad Microsoft. At de investerer i avansert grunnforskning er viktig og kommendabelt. Å skape åpenbart urealistiske forventninger er støy – og dårlig image-bygging.