Kvantedatamaskiner – En titt på fremtidens teknologi

Selv om kvantedatamaskinteknologien fortsatt er i sin barndom, kan det være at den kommer til å endre IT-baserte systemer radikalt om bare få år. Dette omfatter bruksområder innen logistikk siden kvantedatamaskiner (også kjent som QC-er) gjør det mulig å løse komplekse kombinatoriske oppgaver mye raskere enn før. Innen logistikk kan de for eksempel optimalisere ruteplanlegging og materialflyter, men også komplekse databasesøk eller maskinlæringsprosesser med sin enorme datakraft.

En QC er en helt ny type mikroprosessor som fungerer etter kvantemekanikkens fysiske lover. Disse lovene beskriver egenskapene til materietilstander på et atomært og subatomært nivå. Teorien er alt annet enn lett å forstå. Den dukket opp tilbake i 1925 og ble videreutviklet av flere fysikere, blant annet Werner Heisenberg og Erwin Schrödinger. Sistnevnte gjorde teorien noe lettere å forstå gjennom sitt berømte tankeeksperiment «Schrödingers katt». Du kan finne mer om dette på nettet.

Kvantebiter frigjør ny datakraft

I tillegg til endring i maskinvaren krever QC’er en annen type IT som bruker andre matematiske tilnærminger. En vanlig datamaskin lagrer data som bits, som kan representere én av to tilstander: null eller en. Jo flere prosessorer en datamaskin har, desto raskere kan den utføre beregninger og evaluere bitsekvenser suksessivt. En QC lagrer data i kvantebiter eller qubits. I stedet for å være begrenset til én enkelt tilstand (null eller én), kan kvantebiter representere begge tilstander samtidig. Dette fenomenet kalles superposisjonering. Det betyr at en QC kan utføre mange flere beregningsoperasjoner enn en vanlig datamaskin, fordi den kan evaluere alle mulige kombinasjoner samtidig i stedet for sekvensielt. En QC med 50 kvantebiter kan for eksempel presentere 2 opphøyd i 50 – eller over 1 kvadrillion – forskjellige tilstander samtidig. Ekspertene spår at en slik QC ville vært kraftigere enn dagens superdatamaskiner. Hittil har QC’er blitt drevet under strengt kontrollerte miljøforhold i spesialdesignede datasentre. Det aller viktigste av disse forholdene er en omgivelsestemperatur på minus 273°C og beskyttelse mot enhver form for interaksjon med omverdenen. Systemene er svært følsomme og utsatt for feil, noe som hittil har gjort dem uegnet for utbredt kommersiell bruk. Derimot er QC’er med 20 kvantebiter – og eksperimentelle QC’er med 50 – allerede på markedet som skytjenester. Disse er kjent som kvante-portsystemer eller universelle QC’er. Et velkjent eksempel er IBM Q System One.

En spesiell type kvantedatamaskin – en adiabatisk kvantedatamaskin – er av særlig interesse for logistikksektoren. Disse datamaskinene og deres prosesser er spesielt gode til å løse problemer innen ruteplanlegging. De gir en annen måte å definere qubit-verdier på, slik at disse verdiene ikke kan sammenlignes med de som brukes av universelle kvantedatamaskiner. Blant de mest kjente er D-Wave 2000Q-systemet med 2048 qubits laget av det kanadiske selskapet D-Wave.