#
I den här artikeln förklarar vi vilka funktioner kvantdatorn har, vilka möjliga tillämpningar den har och hur den fungerar. Läs mer.
Kvantdatorer är en av de senaste årens mest intressanta innovationer: snabbare, effektivare och mer funktionella enheter som utnyttjar kombinationen av kvantfysik och databehandling för att lösa mycket komplexa problem på kort tid. Nyfikenheten på dessa supertekniska apparater ökar snabbt efter presentationen av Sycamore, Googles kvantdator, som i ett experiment som samordnades av Google och genomfördes av NASA, Caltech (California Institute of Technology) och Aachens tekniska universitet (Aachen, Tyskland), på drygt tre minuter löste en uppgift som skulle ha tagit en traditionell dator cirka 10 000 år att utföra.
Vidare utvecklas kvantdatorvärlden snabbt, men många aspekter av den, särskilt när det gäller dess möjliga tillämpningar, diskuteras fortfarande och är faktiskt fortfarande svåra att förstå för den oinvigde. Låt oss därför försöka förstå vad en kvantdator är, hur den fungerar och vilka praktiska tillämpningar den kan få.
Vad en kvantdator är och hur den fungerar
Kvantdatorn är en anordning med en databehandlingskapacitet och en beräkningskraft som är mycket större än den som finns i någon annan klassisk dator: i den sistnämnda begränsar vissa "fysiska" aspekter, som den använda hårdvaruarkitekturen, komplexiteten hos de problem som kan lösas.
Kvantdatorn utnyttjar å andra sidan fysikens och kvantmekanikens lagar genom att ersätta den "klassiska" biten, den minsta informationsenheten i en konventionell processor, med qubit (kvantbit), subatomära partiklar som fotoner eller elektroner som kan lagra mycket mer information.
Den digitala biten är en binär enhet som kan anta värdena 0 och 1 beroende på om strömmen flyter eller inte, medan qubiten kan representera båda tillstånden samtidigt (både 0 och 1), som också kan påverka varandra även om de inte är fysiskt anslutna.
Kvantdatorns möjliga tillämpningar
Som redan nämnts kan kvantdatorn behandla flera lösningar på ett enda problem samtidigt genom parallellberäkning, och även om det är sant att de flesta av dessa enheters möjligheter fortfarande inte har upptäckts, är det också sant att forskare på området försöker identifiera de mest intressanta praktiska aspekterna att utforma och genomföra i verkligheten.
Till exempel har Volkswagen Group i samarbete med Google startat ett pilotprojekt för att optimera trafikflöden i realtid genom att utnyttja kraften i Googles kvantdatorer. Samtidigt kan kvantdatorer användas praktiskt inom kryptografi (cybersäkerhet), väderprognoser och skapande av nya material.
Trots de framsteg som gjorts inom kvantdatorer är det fortfarande alldeles för tidigt att föreställa sig alla tänkbara tillämpningar av kvantdatorer; Sycamore, Googles kvantdator, löste ett matematiskt problem av rent akademiskt intresse, utan några praktiska konsekvenser. Det enda som återstår är att vänta och se, och följa forskningen och arbetet hos de yrkesverksamma som (förr eller senare) kommer att göra kvantdatorer till en praktisk verklighet.
Kvantdator Quby
Quby, kvantdatorn som byggts av det nystartade företaget Active Cypher, har nyligen presenterats. Den kan förkorta den tid som krävs för att genomföra en brute force-attack, även om kryptografiska algoritmer som AES-256 används. Quby (uppkallad efter qubit) kan knäcka alla typer av krypterade åtkomstuppgifter på några sekunder med hjälp av öppna kvantalgoritmer.
Mike Quinn, strategichef på Active Cypher, säger att "Qubys kraft avslöjar de inneboende sårbarheterna i de flesta IT-säkerhetsinfrastrukturer. Fördelarna med kvantdatorer kommer utan tvekan att vara många (...) men det vore vårdslöst att inte inse de faror som sådan teknik kan medföra om den hamnar i händerna på illasinnade aktörer."
Kvantdatorer och artificiell intelligens
Kvantdatorer kan kanske lösa mycket komplexa uppgifter som ligger långt över traditionella superdatorers kapacitet, men kvanttillstånd är extremt känsliga för störningar från den yttre miljön, till exempel vibrationer och temperatur.
För att skydda kvantdatorer från detta problem har ett antal komplexa felkorrigeringsstrategier utarbetats, inklusive en särskilt fascinerande strategi från Florian Marquardt, chef för Max Planck Institute for the Science of Light, och hans team, som presenterade ett felkorrigeringssystem som lär sig med hjälp av artificiell intelligens.
Detta system bygger på kapaciteten hos artificiella neurala nätverk, program som kan efterlikna det sammankopplade beteendet hos neuroner i den mänskliga hjärnan, och möjligheten att dessa nätverk, med tillräcklig träning, kan lära sig en grundläggande uppgift för kvantdatorernas framtid, nämligen kvantfelskorrigering, och på ett effektivt sätt övervinna andra strategier för kvantfelskorrigering.