Nu kan alle få adgang til en kvantecomputer

De færreste har adgang til en kvantecomputer, for sådan nogle findes kun i laboratorier på universiteter og i store firmaers forskningsafdelinger. Men det vil den gamle, amerikanske computergigant IBM nu lave om på. De har koblet en lille kvantecomputer til internettet, så alle kan få adgang til at eksperimentere med den.

Det begejstrer Jacob Sherson, der er lektor på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, og som selv forsøger at inddrage almindelige borgere i udviklingen af en kvantecomputer:

»Det er superfedt! Det er jo endnu et skridt på vejen mod at løse alle de problemer, som forskere og firmaer står med. Vi vil gerne give den fulde oplevelse af at lege med kvantecomputere, så folk virkelig har mulighed for at bidrage med noget nyt.«

Helt åben er adgangen nu ikke, for man skal først bede om en invitation til at bruge kvantecomputeren via websitet The IBM Quantum Experience. IBM har nemlig et køsystem, så alle kan få chancen, og kvantecomputeren ikke overbookes af internetrobotter.

Vi skal vænne os til kvantetænkning

Kvantecomputeren hos IBM kan ikke bruges til det helt store, for den har kun sølle fem kvantebit at gøre godt med. Det er uhyre begrænset, hvad den kan udføre af beregninger, men det er da heller ikke så meget den rå regnekraft, IBM-forskerne vil vise omverdenen. Det er mere princippet i en kvantecomputer – hvordan den fungerer – de gerne vil dele.

Ideen med at stille kvantecomputeren til rådighed for offentligheden er at give folk en bedre forståelse af kvantecomputeres virkemåde. Det skal nemlig være på plads, før der kan udvikles programmer – kvantealgoritmer – som gør det muligt at bruge computeren til at løse opgaver mere effektivt end almindelige computere.

»Adgangen til tidlige kvantecomputer-prototyper vil være afgørende, når det gælder om at udtænke og udvikle fremtidens applikationer,« som en af IBM's forskningschefer, Dario Gil, siger det i en pressemeddelelse.

Kvantebit kan have to værdier samtidig

Sagen er den, at kvantecomputere fungere meget anderledes end de computere, vi omgiver os med i dag. De er baseret på kvantemekaniske principper, som vi ikke er vant til fra dagligdagen, fordi de typisk kun giver sig til kende i den atomare verden.

Ifølge kvantemekanikken kan objekter være i flere tilstande samtidigt. Vi er vant til, at en genstand enten er til højre eller til venstre, at den enten bevæger sig den ene eller den anden vej, eller at den enten roterer med eller mod uret. Men kvantemekanikken fortæller os, at partikler faktisk godt kan være både til højre og til venstre, bevæge sig både den ene og den anden vej eller rotere begge veje samtidigt.

Overlejring og sammenfiltring giver formidabel regnekraft

Denne overlejring (superposition) af tilstande er central i en kvantecomputer, der netop udnytter, at en bit – den fundamentale informationsenhed – ikke behøver at være enten 0 eller 1. En kvantebit kan også være 0 og 1 samtidig.

Et andet kvantemekanisk fænomen kaldes sammenfiltring (entanglement). Det handler om, at flere objekter kan deles om en tilstand – at de fungerer som ét samlet system i stedet for at være uafhængige af hinanden. Og det er kombinationen af overlejring og sammenfiltring, der gør kvantecomputeren ekstremt effektiv i forhold til almindelige computere.

I IBM's lille kvantecomputer arbejder fem kvantebit sammen. I en normal computer vil fem bit repræsentere én af 32 forskellige muligheder, idet hver bit kan have to forskellige værdier (2x2x2x2x2 = 32). Men i kvantecomputeren kan de fem kvantebit have alle 32 værdier samtidig, og det gør den meget hurtigere til at løse visse matematiske problemer – forudsat at det er muligt at programmere den rigtigt og manipulere med de enkelte kvantebit.

En virkelig nyttig universel kvantecomputer skal dog have meget mere end fem kvantebit – helst i hundredvis eller tusindvis. Så der er et stykke vej endnu, men der arbejdes på sagen, ikke mindst på Aarhus Universitet og på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Microsoft er med på vognen

IBM er ikke det eneste firma, der gerne vil inddrage borgerne. Software-giganten Microsoft varmer også op til en fremtid med kvantecomputere, og firmaet har udviklet en gratis software-platform til kvanteberegninger kaldet LIQUi|>.

Her bliver kvantecomputeren blot simuleret i en almindelig computer hos brugeren i stedet for at findes i virkeligheden, men til gengæld kan man lege med op til 30 kvantebit.

Man kan måske godt undre sig over, at private firmaer som IBM og Microsoft er interesserede i at stille hardware og software gratis til rådighed for borgere, der gerne vil eksperimente med kvantecomputere. Men det kan Jacob Sherson godt forklare:

»Lige nu er firmaerne der, hvor kvanteteknologi er i udviklingsstadiet, og der vil de gerne være åbne og have mest muligt opmærksomhed omkring det. Men på et tidspunkt går udviklingen af en kvantecomputer fra at være en videnskabsudfordring til at være en ingeniørmæssig udfordring. Og til den tid vil firmaerne holde kortene tættere på kroppen, og så håber de, at de kan tjene penge på det, de har fundet ud af med borgernes hjælp.«

»Men det handler jo også om at få kvanteteknologi-ingeniører i fremtiden – at få ungdommen til at sige 'det her er bare fedt, den teknologiske revolution vil vi gerne være med til'.«

Er en gymnasieelev bedre end en forsker?

På Aarhus Universitet er de også i gang med at udvikle et brugervenligt værktøj, som kan give almindelige borgere adgang til eksperimenter, der handler om at gøre kvantecomputere mere effektive. Et intuitivt interface skal give fuld adgang til det komplekse eksperiment på en måde, så alle kan være med, fortæller kan Jacob Sherson:

»I første omgang – inden for nogle måneder – kunne vi godt tænke os at arrangere en konkurrence, hvor vi inviterer en eksperimentalfysiker, en teoretisk fysiker og en gymnasielev, og så får de hver otte timers adgang til vores eksperiment. Så er spørgsmålet, hvem der er bedst til at gøre eksperimentet bedre.«

»Det er en kæmpestor opgave at give folk adgang til noget så kompliceret på en måde, så de faktisk har mulighed for at lave noget helt nyt. Men både firmaerne og vi vil gerne invitere almindelige mennesker til at lave noget af arbejdet, for sammen – når almindelige menneskers intuition kombineres med forskernes ekspertviden – er vi stærkere.«

Jacob Sherson har endnu ikke haft adgang til IBM's kvantecomputer, så han kan ikke sige, i hvor høj grad man som bruger har adgang helt ned i detaljen. Men han glæder sig over initiativet og regner med at se mere af den slags i fremtiden.