Slik gjør du kvanteberegning operasjonelt

Kvanteberegning er ikke lengre rein teori. Norske og internasjonale industribedrifter implementerer kvante-løsninger for optimering av logistikk, finansmodeller og materialvitenskap. Her er hvordan du begynner.

Kvanteberegning er en ny type databehandling som utnytter kvantemekanikken til å løse problemer som tradisjonelle datamaskiner ville ta lang tid på eller ikke kan løse i praksis. Hvor klassiske datamaskiner arbeider med biter som er enten 0 eller 1, jobber kvantecomputere med qubits som kan være begge deler samtidig, en egenskap som kalles superposisjon. Dette gir eksponentielt større beregningskraft for spesifikke oppgaver. For industriell bruk handler det først og fremst om optimering — finne beste løsning blant millioner av muligheter. I logistikk, finansmodellering og materialvitenskap kan dette spare både tid og penger. Store verdensselskaper investerer milliardbeløp fordi de tror dette vil bli transformativt.

Selv om vi er i ett relativt tidlig stadium, finnes det allerede praktiske applikasjoner hvor kvanteberegning gir verdi. Optimering av leveringsruter for logistikk-selskaper kan redusere kjørekostnader betydelig. Finansielle institusjoner bruker det til porteføljeoptimering og risikovurdering. Farmasøytiske bedrifter utforsker det for molekylmodellering og stoffidentifikasjon. Energibedrifter ser potensial innen batteriteknologi og kjemisk prosessoptimering. De mest modne tilfellene er i dag hvor man kan løse problemer som har rundt 20-40 variable. Dette virker begrenset, men for visse oppgaver kan det vere transformativt. Over de neste 5-10 årene forventes det at disse mulighetene vil ekspandere raskt.

Investering i kvanteberegning øker kraftig verden over. Norske bedrifter og institutter er blant de mest aktive i Europa. Hovedutfordringen er fortsatt å få teknologien stabil og brukbar for praktiske problemer i industrielle skala.

Kvanteberegning møter betydelige tekniske og praktiske barrierer som må overvinnes før det blir mainstream. Kvantbitene er ekstremt følsomme for forstyrrelser (såkalt decoherence), noe som begrenser hvor lenge de kan opprettholde sin tilstand. Det kreves derfor ekstremt lave temperaturer og sterk isolasjon. Feil-rater er fortsatt for høye for mange applikasjoner. Dessuten er det mangel på software-verktøy og programmerings-rutiner som gjør det lett å bruke kvantemaskiner for vanlige ingeniører og dataloger. Det er også en mangel på ekspertise — det finnes svært få mennesker som forstår både kvantemekanikk og industriell problemløsning. For bedrifter betyr dette at det fortsatt er risikofylt og dyrt å eksperimentere.

For en industriell bedrift som vurderer kvanteberegning, er det viktig å starte strategisk. Først må du identifisere hvilke av dine viktigste problemer som potensielt kan dra nytte av kvanteberegning. Ikke alle optimeringsproblemer er like godt egnet for kvantemaskiner. Deretter bør du etablere samarbeid med académia eller spesialiserte konsulentfirmaer som kan assessere mulighetene nærmere. Mange bedrifter starter med ett pilot-prosjekt på ett ikke-kritisk problem slik at man kan lære uten å risikere operasjonell stabilitet. Cloud-baserte tilganger til kvantemaskiner gjør det mulig å eksperimentere uten å kjøpe egen hardware. Budsjett for læring og eksperimentasjon — returne på investeringen kan være stor, men kommer ikke umiddelbart.