Monsterdatorn med kvantkapacitet – epokskifte eller återvändsgränd?

Det har redan jämförts med bröderna Wright och deras stora stund i North Carolina 1903, när de genomförde världens första lyckade flygning med ett motordrivet plan. En händelse som markerar ett definitivt epokskifte. Något går från tänkbar, spännande möjlighet till praktisk, tillämpbar realitet. Plötsligt lever vi i en ny tid. Kittlande tankelekar blir konkret verklighet. Avstånd, gränser och tider måste definieras om. Perspektiven svajar till.

Men många ögonblick utropas som historiska i stunden, av en upphetsad samtid, för att snart avslöjas som överskattade. Någonting hittar man alltid att marknadsföra även skräpfilmer med på affischen, som handlade det innehållslösa tumultet om mästerverk. Ibland låter sig världen hypnotiseras för en tid, innan det säger plopp. Det är rätt att betvivla alla former av hajp.

Var det alltså, som Googles vd Sundar Pichai ville få oss att tro, ett nytt ”hello world-moment” världen fick uppleva i förra veckan, när Google släppte nyheten att företagets experter utvecklat en fungerande kvantdator med bevisad s.k. överlägsen kapacitet? Är vi där nu, på tröskeln till de monstersnabba kvantdatorernas epok?

Enligt Googles artikel i tidskriften Nature, där experimentet presenterades, ska deras nya dator – döpt till Sycamore och uppbyggd av 53 kvantbitar – på bara 200 sekunder ha lyckats lösa en uppgift klassiska datorer skulle behöva tusentals år för att klara.

Det är en av de utmaningar Google, med hänvisning till kvantpionjären Richard Feynman (1918-1988), anger i Nature-artikeln: Går det att formulera ett problem som är svårt för en klassisk dator, men lätt för en kvantdator att lösa, utan att det storskaliga kvantsystemet har för många felkällor?

Google anser sig ha lyckats.

***

Beräkningsgrunderna och jämförelsen med klassiska datorer har ifrågasatts av både forskare och hårda konkurrenten IBM. Riktigt så dramatiskt som Google vill få oss att tro, är nog inte det senaste framsteget. Och vägen från ett lyckat, men isolerat, konstlat experiment utan någon praktisk nytta, till ”kvantöverlägsna” datorer som går att i någon mening programmera, använda och tillämpa i bestämda syften, är fortfarande enormt lång.

Men att det är något för kvanttekniken betydelsefullt som meddelats står ändå klart. Kvantdatorer finns ju redan, och många arbetar på att utveckla dem, både för forskning och kommersiell användning. Men det Googles team gjort utgör ett viktigt steg som måste tas, om kvantdatorer med den epokgörande kraft framtidsvisionerna handlat om, ska kunna utvecklas de närmaste decennierna. Nu finns det ett bevis för att tankelekarna inte saknat fog.

Det är välkänt att det fåtal som faktiskt på allvar begriper vad kvantfysik är har svårt att förklara det för alla oss andra som är nyfikna men okunniga. Och de populärvetenskapliga framställningar som lyckas göra kvantteorin lättfattlig anklagas ofta av experter för att ha förenklat allt till oigenkännlighet. Kvantteori får det att svindla för ögonen. Men den vanliga redogörelsen för vad som skiljer kvantdatorer från klassiska datorer lyder ungefär så här:

Klassiska datorer sparar och bearbetar information med hjälp av de binära talen 1 och 0, strängar av ettor och nollor i ett antingen eller-tillstånd. Det binära systemet, där en ”bit”, eller en enhet, bara kan ha två olika värden, sätter gränserna för våra datorer.

I datorer som bygger på kvantmekaniken, däremot, finns inte en sådant begränsning. Kvantpartiklar kan, i enlighet med kvantteorin om superpositioner och sannolikhet, befinna sig i båda tillstånden samtidigt, i ett slags både-och-system.

När många sådana kvantbitar sammanflätas växer kapaciteten enormt och gör att kvantdatorer kan rymma och bearbeta mer långt mer information, och i teorin utföra miljontals fler och mer avancerade beräkningar samtidigt, jämfört med våra datorer i dag.

Det är inga små skillnader det handlar om. Skulle utvecklingen ta fart inom kvanttekniken som den gjorde inom den traditionella datatekniken på 1900-talet kanske även Sycamore framstår som löjligt primitiv om några årtionden, vem vet?

Det skulle kunna, om rätt slags algoritmer utvecklas, få stor, positiv betydelse för viss typ av forskning, exempelvis avancerad medicin, energisystem, kemi, jordbruk, riskbedömningar och industriell tillverkning av produkter i nya material.

Man kan även föreställa sig negativa följder för exempelvis människors, myndigheters och företags möjligheter att skydda integritet och känslig information med hjälp av lösenord och krypteringar, om kvantdatorer börjar härja loss.

Men hur tillämpningen ska se ut, och huruvida kvantdatorer verkligen innebär en stor förändring i praktiken jämfört med avancerade superdatorer av dagens sort, är fortfarande omtvistat.

Kvanttekniken är bara i sin linda, och det mesta återstår att bevisa.

Dessutom är kvantsystem mycket sårbara för yttre påverkan genom stötar och temperatur, och risken för allvarliga fel och haverier blir per definition större på grund av kvantmekanismens instabilitet än med traditionella datorer. Kvantsystem kommer därför att kräva omfattande skydd, säkerhet och energiförbrukning. Och ju större system, desto större sårbarhet. Problem som går att lösa givetvis, men som inte får bli för stora om nyttan ska överväga investeringskostnader och risker.

***

Om kvantdatorn är det tekniksprång som många tror, kommer det även att påverka den gamla ekonomin, etablerade näringar och olika länders industriella konkurrenskraft på sikt. Vilka investerar i tid, i infrastruktur, utbildning, etiska diskussioner och lagstiftning, för att ställa om till de nya systemet? Vilka halkar efter? På samma sätt som digitalisering och klimatomställning satt press på en del traditionsrika branscher, skulle ett kvantsprång inom datatekniken säkert virvla om mycket.

Om kvantdatorn däremot visar sig vara, delvis, en praktisk återvändsgränd, kommer beskedet från Google i förra veckan att glömmas snabbt.

Spännande, märkliga tider att leva i.