Quantum computing kommer igång

Kvantforskning betyder idag stora affärer. Vad som en gång sågs som en vetenskaplig kuriosa, quantum computing lovar nu att förvandla många aspekter av vardagen från cybersäkerhet till läkemedelsutveckling och väderprognoser. Under de senaste åren har arbetet med kvantdatorer börjat flytta från universiteten och in i företagens forskningslabb, med stora multinationella företag såväl som nystartade företag och riskkapitalister som går in i kapplöpningen för att kommersialisera kvantteknologier. Men trots alla meddelanden om rekordfinansiering och hype varnar vissa för att detta främjar en "kvantbubbla" som snart kan dyka upp. 

Hjärtat och själen i en kvantdator är kvantbitar, eller qubits. Dessa skiljer sig från vanliga datorbitar, som kan vara antingen 0 eller 1. Qubits, å andra sidan, kan vara båda. Att använda den här funktionen för komplexa beräkningsproblem innebär att det kan vara möjligt att beräkna lösningar mycket snabbare än dagens snabbaste datorer genom att skala beräkningar för att beräkna med många qubits, vilket resulterar i exponentiell ökning av beräkningskraften. Qubits kan göras från olika hårdvaruplattformar, såsom supraledande qubits eller fångade joner. Andra kommande metoder är fotoniska kvantprocessorer som använder ljus istället.

Experter säger att en riktig "kvantfördel" bara kan förväntas när kvantdatorer fungerar med en miljon kvantbitar. Och med det nuvarande rekordet fortfarande under 100 qubits finns det fortfarande en bit kvar. Men det som främst hindrar framsteg är dekoherensen av själva qubitarna. För att undvika detta måste de vanligtvis köras vid nära 0 K och skyddas från varandra och miljön. Vetenskapligt är det dock inget som hindrar skapandet av storskaliga kvantdatorer, men det finns en del tuffa tekniska problem att lösa. 

Vissa av dessa utmaningar möts av enorma statliga program. I USA lägger regeringen 1.2 miljarder dollar på sitt Nationellt Quantum Initiative-program som riktar sig till både den akademiska världen och den privata sektorn, medan den brittiska regeringen närmar sig slutet av sin 10-åriga 1 miljard pund Nationellt Quantum Technology Program, som startade 2013. Under tiden slussade Nederländerna in 615 miljoner euro förra året till paraplyorganisationen Quantum Delta NL för att främja utvecklingen av kvantteknik. Allt detta står dock i skuggan av Kinas beräknade finansiering på 10 miljarder dollar för dess nationella program. 

Från stor teknik till liten teknik

Quantum computing domineras för närvarande av teknikjättar som IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google och Microsoft, med några av dessa som investerar mycket i kvantinitiativ. Google har en 53-qubit kvantprocessor vid namn Sycamore medan IBM presenterade sina planer på att producera ett 433-qubit-chip senare i år och ett 1121-qubit-chip 2023. IBM-kvantenheter har redan gjorts tillgängliga för användning av mer än 200,000 XNUMX kunder via en molnbaserad tjänst.

Faktum är att många stora företag utforskar kvantapplikationer. Goldman Sachs utvecklar kvantoptimeringsalgoritmer för att prissätta tillgångar baserat på den inneboende risken förknippad med till exempel olika optioner eller aktier. Den säger att finansverksamhet redan kan dra nytta av kvantdatorer under de kommande fem åren. Biltillverkaren Daimler undersöker samtidigt hur kvantdatorer kan simulera nya material för utveckling av bilbatterier med högre prestanda och billigare. HSBC bank tillkännagav i april förra året ett partnerskap med IBM för att studera potentialen för kvantberäkning inom bankverksamhet.

Och det är inte bara de stora spelarna som är med i spelet. Antalet kvantbaserade nystartade företag har varit på uppgång i flera år, med 265 enligt den senaste uppskattningen från Quantum Computing Report. Och några tar stora steg framåt. USA-baserade nystartade ColdQuanta lanserade en 100-qubit-processor baserad på kalla atomer i år och hoppas kunna uppgradera till 1000 qubits under de kommande tre åren. Ett annat amerikanskt företag – IonQ – var den första kvantuppstarten som började handlas offentligt på New York-börsen förra året, vilket gjorde det möjligt för det att samla in drygt 600 miljoner dollar i investeringsfinansiering. En annan betydande affär inkluderar PsiQuantum, som säkrade en omgång på 450 miljoner dollar i år, baserat på sitt löfte att bygga en fullskalig fotonikbaserad kvantdator till 2025. 

Med tanke på att det finns en solid vetenskaplig grund som underbygger kvantteknologins potential är frågan inte om det kommer att hända utan när

Freeke Heijman

Kvantbaserade nystartade företag lockar också intresset från riskkapitalister. Detta är något kontraintuitivt eftersom riskkapitalister vanligtvis satsar på "säkra hästar", vilket inte är fallet med kommersiella produkter som förväntas komma ut på marknaden om ett decennium eller så från nu. Icke desto mindre, enligt konsultföretaget McKinsey, utgör nu riskkapital och annat privat kapital mer än 70 % av investeringarna i kvantteknologi. Och där endast 93.5 miljoner dollar investerades 2015, 2021 hade den siffran stigit till svindlande 3.2 miljarder dollar. 

Faran med all denna investering är att den leder till en bubbla, men att den inte oroar vissa, åtminstone för nu. "Jag tror inte att det kommer att bli en generell investeringskrasch, för under de närmaste åren kommer vi att se framgångar annonseras och organisationer som använder kvantberäkningar för verkliga kommersiella eller vetenskapliga tillämpningar", säger Doug Finke som driver Quantum Computing Report. 

Freeke Heijman, chef för ekosystemutveckling på Quantum Delta NL tillägger att lite hype inte nödvändigtvis är dåligt eftersom det kommer att hjälpa till att hetsa människor att gå in i kvantteknik. "Med tanke på att det finns en solid vetenskaplig grund som underbygger kvantteknologins potential är frågan inte om det kommer att hända utan när", tillägger hon.