Kvantedatabehandling kommer i gang

Kvanteforskning i dag betyr big business. Det som en gang ble sett på som en vitenskapelig kuriositet, lover nå kvantedatabehandling å transformere mange aspekter av hverdagen fra cybersikkerhet til medikamentutvikling og værvarsling. De siste årene har arbeidet med kvantedatabehandling begynt å bevege seg ut av universiteter og inn i bedriftens forskningslaboratorier, med store multinasjonale selskaper så vel som oppstartsbedrifter og venturekapitalister som går inn i kappløpet om å kommersialisere kvanteteknologier. Men på tross av alle kunngjøringene om rekordfinansiering og hypen, advarer noen om at dette fremmer en "kvanteboble" som snart kan dukke opp. 

Hjertet og sjelen til en kvantedatamaskin er kvantebiter, eller qubits. Disse er forskjellige fra standard datamaskinbiter, som kan være enten 0 eller 1. Qubits, derimot, kan være begge deler. Å bruke denne funksjonen for komplekse beregningsproblemer betyr at det kan være mulig å beregne løsninger mye raskere enn dagens raskeste datamaskiner ved å skalere databehandling til å beregne med mange qubits, noe som resulterer i eksponentiell økning i datakraft. Qubits kan lages fra forskjellige maskinvareplattformer, for eksempel superledende qubits eller fangede ioner. Andre kommende metoder er fotoniske kvanteprosessorer som bruker lys i stedet.

Eksperter sier at en reell "kvantefordel" bare kan forventes når kvantedatamaskiner opererer med en million qubits. Og med den nåværende rekorden fortsatt under 100 qubits er det fortsatt et stykke igjen. Men det som mest hindrer fremgang er dekoherensen til selve qubitene. For å unngå dette må de vanligvis betjenes ved nær 0 K og skjermes fra hverandre og miljøet. Vitenskapelig er det imidlertid ingenting som stopper etableringen av storskala kvantedatamaskiner, men det er noen tøffe tekniske problemer å løse. 

Noen av disse utfordringene blir møtt av enorme statlige programmer. I USA setter regjeringen 1.2 milliarder dollar inn National Quantum Initiative-program som er rettet mot både akademia og privat sektor, mens den britiske regjeringen nærmer seg slutten av sine 10-årige £1mrd. Nasjonalt kvanteteknologiprogram, som begynte i 2013. I mellomtiden ledet Nederland inn 615 millioner euro i fjor til paraplyorganisasjonen Quantum Delta NL å fremme utviklingen av kvanteteknologier. Alt dette står imidlertid i skyggen av Kinas estimerte finansiering på 10 milliarder dollar til det nasjonale programmet. 

Fra stor teknologi til liten teknologi

Kvantedatabehandling er for tiden dominert av teknologigiganter som IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google og Microsoft, med noen av disse som investerer tungt i kvanteinitiativer. Google har en 53-qubit kvanteprosessor ved navn Sycamore mens IBM avduket planene sine om å produsere en 433-qubit-brikke senere i år og en 1121-qubit-brikke i 2023. IBM-kvanteenheter er allerede gjort tilgjengelige for bruk av mer enn 200,000 XNUMX kunder via en skybasert tjeneste.

Faktisk, mange store selskaper utforsker kvanteapplikasjoner. Goldman Sachs utvikler kvanteoptimaliseringsalgoritmer for å prise eiendeler basert på den iboende risikoen forbundet med for eksempel forskjellige opsjoner eller aksjer. Den sier at finansielle operasjoner allerede kan dra nytte av kvantedatamaskiner i løpet av de neste fem årene. Bilprodusenten Daimler undersøker i mellomtiden hvordan kvantedatamaskiner kan simulere nye materialer for utvikling av bilbatterier med høyere ytelse og billigere. HSBC bank kunngjorde i april i fjor et samarbeid med IBM for å studere potensialet til kvantedatabehandling i bankvirksomhet.

Og det er ikke bare de store spillerne som er med i spillet. Antall kvantebaserte oppstartsbedrifter har vært på vei opp i flere år, med 265 ifølge siste anslag fra Quantum Computing Report. Og noen tar store skritt fremover. USA-baserte oppstarten ColdQuanta lanserte en 100-qubit-prosessor basert på kalde atomer i år og håper å oppgradere til 1000 qubits i løpet av de neste tre årene. Et annet amerikansk selskap – IonQ – var den første kvante-oppstarten som begynte å handle offentlig på New York-børsen i fjor, noe som tillot det å skaffe godt over 600 millioner dollar i investeringsfinansiering. En annen betydelig avtale inkluderer PsiQuantum, som sikret en runde på $450 millioner i år, basert på løftet om å bygge en fullskala fotonisk-basert kvantedatamaskin innen 2025. 

Gitt at det er et solid vitenskapelig grunnlag som underbygger potensialet til kvanteteknologi, er spørsmålet ikke om det vil skje, men når

Freeke Heijman

Kvantebaserte oppstartsbedrifter tiltrekker seg også interessen til venturekapitalister. Dette er litt kontraintuitivt ettersom venturekapitalister vanligvis satser på "trygge hester", noe som ikke er tilfelle med kommersielle produkter som forventes å komme på markedet et tiår eller så fra nå. Ikke desto mindre, ifølge konsulentfirmaet McKinsey, utgjør venturekapital og annen privat kapital nå mer enn 70 % av investeringene i kvanteteknologi. Og hvor det bare ble investert 93.5 millioner dollar i 2015, hadde tallet i 2021 steget til svimlende 3.2 milliarder dollar. 

Faren med all denne investeringen er at den fører til en boble, men at den ikke bekymrer noen, i hvert fall foreløpig. "Jeg tror ikke det vil bli et generelt investeringskrasj, for i løpet av de neste årene vil vi se suksesser bli annonsert, og organisasjoner som bruker kvantedatabehandling for kommersielle eller vitenskapelige applikasjoner i den virkelige verden," sier Doug Finke som driver Quantum Computing Report. 

Freeke Heijman, direktør for økosystemutvikling ved Quantum Delta NL, legger til at litt hype ikke nødvendigvis er dårlig, da det vil bidra til å begeistre folk til å gå inn i kvanteteknologier. "Gitt at det er et solid vitenskapelig grunnlag som underbygger potensialet til kvanteteknologi, er spørsmålet ikke om det vil skje, men når," legger hun til.