av Magnus Sjöland
Som läsaren kanske minns så var det ett intensivt race i rymden i mitten av 1900-talet mellan dåvarande Sovjetunionen och USA, bland annat tävlade de i vem som fick upp första djuret i rymden och vem som kunde komma först till månen.
Idag pågår ett nytt race, denna gång mellan USA och Kina om vem som kan utveckla den första användbara kvantdatorn. Kina har precis satsat 10 miljarder USD på att bygga ett nationellt laboratorium och USA har nu svarat och satsar i ett första steg 1 miljard USD. I början på året så enades Demokrater och Republikaner om att ta fram en Kvantumstrategi för USA. Antagligen är det rädslan att komma efter Kina som fick dem att, i ett väldigt spänt läge precis innan USA stängde ner delar av sin statsapparat, fatta detta beslut.
Det är inte bara stater som försöker ta fram kvantdatorer, industrin förstår också potentialen. Bil-, finans-, energi- och läkemedelsindustrin ser enorma fördelar med kvantdatorer. Stora drakar som t ex IBM, Microsoft, Alibaba, Google, Daimler och JP Morgan satsar idag på tekniken.
En kvantdator är oerhört mycket snabbare än en vanlig dator och kan ge den som har en sådan dator ett stort övertag inom en mängd olika områden, bland annat så kan den göra dagens krypton meningslösa. Allt hemligt som idag krypteras, skulle enkelt kunna läsas i klartext. Detta komplicerar enormt för väldigt många och innebär att helt nya metoder måste tas fram för att överföra information. Kanske brevduvor och MC-ordonnans kommer på modet igen? Nej, detta är inget att skämta om. Jag skulle vilja säga att den som kan få ett sådant informationsövertag har möjlighet att styra världen.
Både IBM och Rigetti, ett litet företag startat av avhoppare från IBM, har båda under innevarande år släppt sina första kvantdatorer som går att köpa. Men än så länge är det forskningsdatorer för universitet och högskolor och inte användbara superdatorer. Många tror att det kommer att ta 5-10 år ytterligare innan tekniken är mogen.
Det var nobelprisvinnaren i fysik, Richard Feynman, som på 1960-talet argumenterade för kvantdatorn. 1982 argumenterade han vidare på idén med supersnabba kvantdatorer. Även den ryska matematikern Jurij Manin var inne på dessa idéer 1980. Att man skulle kunna bygga en dator i nanometerstorlek med lagar för kvantmekaniska vågfunktioner. Dessa lagar fastställdes först av den danska fysikern Niels Bohrs 1913:
- Elektroner kan bara cirkulera i fasta bestämda banor, kvanttillstånd, runt atomens kärna.
- En elektron kan utföra ett kvantsprång mellan de olika banorna.
Idag ser vi elektronen mer som en vågrörelse, än som en partikel. Men vi pratar fortfarande om kvantsprång, inte bara för elektroner utan för flera olika former av partiklar. Idag är inte alla fysiker eniga om vad ett kvantsprång är och flera tolkningar är möjliga.
En vanlig dator jobbar med ettor och nollor, en kvantdator jobbar med ”kvantumbitar”, som kan ha flera tillstånd samtidigt. En kvantdator har bara ett minnesregister, på vilket de logiska operationerna utförs. Minnet kan liknas vid en yta på vilken datorn skapar komplicerade interferensmönster. För att kvantdatorerna skall fungera och kvanttillstånden skall flöda, behöver datorn vara i vakuum och kylas ner till väldigt nära den absoluta nollpunkten. Detta uppnås genom att man blandar Helium-3 och Helium-4, som för bort värmen. Detta är både dyrt och besvärligt.
Många tekniskt svåra problem måste lösas för att dessa datorer skall bli meningsfulla och fungera. Det gäller såväl materialtekniskt som informationhanteringsmässigt. Datorerna blir mindre och mindre. Detta är kanske nästa steg i miniatyriseringen av datorerna, att vi är inne i atomerna när vi kalkylerar. Mindre än så är svårt att göra? Vi får se om de lyckas. Kanske en lika stor utmaning som att ta människor till månen? De som lyckas kommer att bli rikligt belönade.
