Genom att surfa vidare godkänner du att vi använder cookies. Jag förstår

En smartare it-nyhetssajt

Voister förklarar

Kvantdator

En fullt fungerande kvantdator kan innebära en revolution i både förståelse och användningen av universums minsta beståndsdelar. Men det finns många fler områden där kvanttekniken kan spela en avgörande roll. Voister förklarar hur datorn och tekniken fungerar.

Text Tim Leffler Foto Adobestock 17 september 2020 Voister förklarar

Två Tjejtvillingar I Röda Mössor Håller Var Sin Donu Framför Munnen Mot Gul Bakgrund

En kvantbit befinner sig samtidigt i tillståndet 1 och 0.

Idéen att på allvar bygga supersnabba kvantdatorer, som drar nytta av kvantmekanikens lagar går tillbaka redan till mitten av 80-talet. En kvantdator är oerhört kraftfull och välanpassad för att lösa vissa typer av matematiska beräkningar inom till exempel fysik, kemi, och molekylärbiologi, det vill säga beräkningar som växer exponentiellt.

Det kan handla om att förstå egenskaperna hos våra minsta beståndsdelar som elektroner och kvarkar, och använda den kunskapen för att utveckla alltifrån medicin till byggnadsmaterial på molekylärnivå. Den typen av beräkningar skulle ta miljarder år med en vanlig dator, men kommer bara att ta ett par minuter med en kvantdator.

Det är lätt att hänföras av bilden att alla datorer i framtiden kommer att vara kvantdatorer och att våra vanliga datorer kommer att ersättas.

En vanlig missuppfattning är alltså att en kvantdator är som en vanlig dator, fast oerhört mycket snabbare. Men det stämmer inte. Det sätt som våra datorer idag är uppbyggda fungerar oerhört bra för sitt breda syfte, och det traditionella sättet att utveckla datorer kommer att fortsätta att löpa parallellt med utvecklingen av kvantdatorer.

Hur fungerar en kvantdator?

När en vanlig dator gör beräkningar bygger det i sin minsta beståndsdel på att en transistor är på eller av, där den informationen skickas vidare för nya beräkningar, det vill säga 1 eller 0. En etta eller nolla kallas för en bit. Ju mindre transistorer, desto fler bits går att få in i en dator eller en telefon, och desto snabbare, effektivare och kraftigare blir enheten.

En kvantdator fungerar ungefär likadant, men med en central skillnad, att en och samma partikel kan vara både 1 och 0 samtidigt. Det kallas för en kvantbit, som alltså befinner sig i en sorts superposition, i enlighet med kvantmekanikens lagar.

I praktiken innebär det att en kvantbit kan representera två positioner, 1 eller 0. Två kvantbitar hamnar sammanlagt i fyra positioner, 1 och 0, 1 och 1, 0 och 0, 1 och 1. Tre kvantbitar kan vara i åtta positioner, och så vidare. Ganska snabbt går det att inse att en kvantdator uppbyggd på kvantbitar därför kommer att kunna handskas med otroligt mycket mer information tack vare denna effektivitet.

I dagsläget har vi kommit ganska långt i att göra själva kvantbitarna stabila men den stora utmaningen är att få dessa bitar att inte komma i kontakt med sin omgivning. Då upphör superpositionen, kvantbiten kollapsar och informationen förvandlas till en vanlig bit. En kvantdator är med andra ord väldigt känslig för yttre påverkan och än så länge har ingen lyckats hålla mer än ett 50-tal kvantbitar i sin superposition, i en och samma dator.

När väl en tillräckligt robust metod är utvecklad som klarar av att hantera detta så kallade brus, det vill säga antalet kvantbitar som tappar sin superposition, kan kvantdatorn se dagens ljus på allvar.

En oerhört avancerad sådan lösning som bland annat Microsoft utvecklar kallas för en topologisk kvantteknik som förenklat går ut på att det inte är kvantbitarna i sig som läses av, utan enbart information om hur de är formerade, vilket gör att man i så fall kommer runt observationsparadoxen, samtidigt som det går att ha fler topologiska kvantbitar än vanliga kvantbitar.

Andra användningsområden för kvantteknik

Ett annat område som kommer att kunna utnyttja kvantmekanikens lagar och möjligheter på ett ännu bättre sätt är kvantnät. I ett traditionellt fibernät skickas trafik genom laserpulser som studsar fram ostört i fiberledningar mellan punkt A och punkt B.

I ett kvantnät skickas en partikel i superposition i nätet. En uppenbar vinst med kvantnät har med säkerhet att göra och att det per definition inte går att läsa av trafiken. Om någon utomstående skulle försöka spionera är det omöjligt, eftersom superpositionen skulle kollapsa.

Kvantnätens överlägsenhet handlar alltså inte om att de nödvändigtvis kommer att vara snabbare, men däremot oslagbara när det handlar om säkerhet. Det pågår redan forskning och utbyggnad av kvantnät i bland annat Nederländerna och USA.

Just på grund av säkerhetsfrågorna finns det liknande initiativ inom molnteknik och identitetshantering.

Men smartheten inom kvantteknik gör också att det finns en oro att kommande kvantdatorer skulle kunna knäcka krypteringar på en vanlig dator. För att skydda för den risken pågår ett arbete hos IBM att kvantsäkra krypteringsalgoritmer.

Kvantteknik

Kvantteknik är en teknik som utnyttjar kvantfysikaliska fenomen, det vill säga det faktum att mikropartiklar, som atomer och elektroner, kan befinna sig i två tillstånd samtidigt. Detta kallas för att partikeln har en superposition, där till exempel en elektron kan snurra åt både höger och åt vänster samtidigt. Paradoxen är att denna superposition inte går att undersöka och så fort vi försöker kommer partikeln att falla in i en av två tänkbara positioner, till exempel att den snurrar åt vänster.

Rekommenderad läsning

designervasa-fran-LV.jpg

Fyra strategier för blockkedjor

27 sep 2018 ledarskap

Nu börjar näringslivet på allvar upptäcka fördelarna med blockkedjor, som snabbhet, transparens och spårbarhet. Ändå bromsas den globala utvecklingen av en utbredd osäkerhet kring regelverk och ekosystem. Det visar en rapport från PwC.

RPA-banksektor.jpg

Rekord för RPA

25 jun 2019 digit

Marknaden för RPA växte med 63 procent under 2018. Den positiva utvecklingen väntas fortsätta och kommer 2019 att vara värd 1,3 miljarder dollar. Den största ökningen sker hos banker, försäkringsbolag och telekomföretag. 

vatican-city-flag.jpg

Påven reglerar AI

3 mar 2020 säkerhet

Vatikanen har tagit fram riktlinjer för en etisk och mer likvärdig AI, bland annat vad det gäller ansiktsigenkänning. Microsoft och IBM har redan skrivit under. 

två coronavirus, en röd till vänster och en blå till höger.jpg

Stopp för fake news

18 mar 2020 säkerhet

Facebook, Google, Linkedin, Microsoft, Twitter Youtube och Reddit. Alla de stora plattformarna går samman för att motverka att falsk information om coronaviruset sprids via dem.

coronaviruset mot vit bakgrund.jpg

Vaccin med superdator

24 mar 2020 digit

Tillsammans med den amerikanska staten ställer IBM sin datorkraft till förfogande i jakten på vaccin och medicin mot det nya coronaviruset. Även Microsoft och Google ingår i det nystartade konsortiet.

flera gamla telefonlurar i luften i olika färger.jpg

Teams nu i Slack

2 apr 2020 digit

Slack närmar sig Teams och har lanserat en app som gör att användare kan ringa in till Temas. Intresset har hittills varit mycket stort.

glas-i-olika-färger.jpg
Voister förklarar

3D-print

15 apr 2020 Voister förklarar

3D-print innebär att en skrivare tar fram fysiska tredimensionella objekt från digitala datafiler. Det går fint att skriva ut objekt i glas, plast och metall och även andra material som till exempel ett läppstift. Men hur fungerar det, vilka tekniker finns det och vilka är begränsningarna? Voister förklarar 3D-print. 

timmerstockar på hög med ljusblå himmel i bakgrunden.jpg

Smart virkesmätning

6 maj 2020 digit

Efter att ha tränat på att mäta upp virke har en AI tagit anställning hos skogsnäringsaktören Biometria. Nu används den som stöd på tre mätplatser.

Riksdag Sverige

Sveriges AI-miss

29 jun 2020 digit

Sverige har missat möjligheten att AI-utbilda korttidspermitterade under coronapandemin. Nu behöver vi som land få till en demokratisering av tekniken, fokusera hårt på tillämpningar och politiker med mer positiv inställning. Det menar Daniel Akenine, Microsoft och Luka Crnkovic-Friis, Peltarion.