D-Wave

Verdens største kvantecomputer står på NASAs forskningsafdeling i Mountain View i hjertet af Sillicon Valley. Maskinen har 1097 kvantebits – det største antal nogensinde. Maskinen kan blive NASAs adgang til fremtidens rumrejser.

NASA indkøbte allerede i 2014 deres og verdens første kvantecomputer. Den var bygget af den Canadiske virksomhed D-Wave systems og hed D-wave 1. I dag står anden opdaterede udgave hos NASA, D-Wave 2X. Den er dobbelt så kraftig som den første. Computeren står på NASAs Quantum Artificial Intelligence LaboratoryNASA Ames Research Center og er købt sammen med Google.

Computeren er, hævder D-Wave, et spring ind i en helt ny æra, hvor computere udnytter kvantemekanikkens mærkelige sammenhænge til at blive endnu bedre og endnu hurtigere.

D-Waves computer skal bruges til at lave beregninger i rumforskningen som almindelige computere ikke kan lave lige så godt. For eksempel til at finde exoplaneter som ellers ville blive overset og til at planlægge komplekse rummissioner. (Billeder: Courtesy of D-Wave Systems Inc.).

Men kan den overhovedet det?

Professor Anders Søndberg Sørensen fra Niels Bohr Instituttet på Blegdamsvej i København arbejder til dagligt med kvanteoptik og kvanteinformation og er involveret i arbejdet med at udvikle en generel kvantecomputer – en helt anden slags kvantemaskine end D-Waves. Han er ret skeptisk overfor D-Waves kvantecomputer:

“Vi ved, at hvis man laver en rigtig kvantecomputer – det vil sige en computer som bruger kvantemekanikkens principper – så vil en sådan computer kunne løse en masse opgaver som vi ikke kan løse i dag”

“Og det er det, som vi blandt andet forsøger at lave her på stedet. Vi starter ligesom nedefra og tager små skridt, hvor vi forstår, hvad vi gør. Så prøver vi at bygge den op på den måde. Og det er den tilgang, man generelt har på universiteterne rundt omkring”.

“Der findes så det her firma, der hedder D-Wave, som gør det på en helt anden måde. De har sagt: Nu laver vi en anden computer. Nu prøver vi bare at sætte alle tingene sammen og ser hvordan det virker”.

(Video: Courtesy of D-Wave Systems Inc.).

“De har så lavet en maskine, som de påstår er en kvantecomputer. Og det er et spørgsmål, som bliver diskuteret meget intenst. For computeren gør noget, den regner noget ud – men om den egentlig virker som en kvantecomputer, om den rent faktisk er mere kraftfuld end de computere, vi har – det er et stort, åbent spørgsmål.”

De gange man har testet maskinen, fortæller Søndberg Sørensen, har det faktisk været muligt for en person med en bærbar at klare sig ligeså godt eller bedre. Og det er jo ikke så overbevisende.

I dag står der dog flere udgaver af D-waves maskine i USA, en hos NASA, en hos Lockheed Martin og en på Los Alamos National Laboratories. Det sidste stykke tid har også set starten på de to kvante-softwarevirksomheder “1Qbit” og, nyest, “QC Ware” – som lover, at de vil lave kvanteanalyser af, for eksempel, børskurser.

Den måde som D-Waves computer fungerer på er ved at løse såkaldte optimeringsproblemer. Anders Søndberg Sørensen giver som eksempel det at lave en bordplan:

At få placeret sine gæster kan være en udfordring: Hvem kan ikke døje hinanden og hvem tilhører hvilken gruppe og har hvilke behov. Der er en masse begrænsninger, men også en enorm mængde af kombinationsmuligheder. Den slags problemer kan en kvantecomputer som D-Waves være god til at løse. Den kan finde den optimale løsning meget hurtigt.

Optimeringen kaldes for kvante-anealing:

D-Waves Dominoc Walliman forklarer hvordan computeren bruger koblede kvantebits til at løse et optimeringsproblem.

(Video: Courtesy of D-Wave Systems Inc.).

De nyeste meldinger fra D-Wave tyder på at den nye maskine kan løse optimeringsproblemer med mere end 1000 variable væsentligt hurtigere end en almindelig computer. Så noget tyder på at jo flere qubits, jo bedre og mere nyttig bliver maskinen.

Anders Søndberg Sørensen er dog, som sagt, temmelig skeptisk over for det hele. D-waves maskine kunne selvfølgelig være rar at have hvis den virkede, men gør den nu det? Det hele er meget usikkert.

Altså hvis D-Waves maskine virkelig virker - og hvis softwaren virkelig virker - så ville den da være yderst nyttig at have. Der er bare en hel masse hvis'er undervejs, ting som vi ikke ved. Så D-wave er jeg skeptisk overfor og det tror jeg også de fleste andre er, som arbejder i dette felt. Professor Anders Søndberg Sørensen, Niels Bohr Instituttet.

Så forholder det sig anderledes med den generelle kvantecomputer som man stille og roligt er ved at bygge på verdens universiteter.

Hvis vi får lavet den rigtige kvantecomputer, så vil den, siger Søndberg Sørensen, helt sikkert være bedre end de computere, vi kender i dag. Et berømt eksempel er den såkaldte “Grovers kvantealgoritme”: med den kan man for eksempel få øjeblikkeligt svar, hvis man søger efter et navn i en telefonbog. Fordi kvantebittene kan være i to tilstande på én gang, så kan vi søge i hele telefonbogen på én gang. Og det kan man jo ikke på en almindelig computer.

Og lige præcis det kan D-Waves computer faktisk heller ikke.

“Nej”, siger Søndberg Sørensen, “det kan den nemlig ikke. D-waves computer kan kun løse en bestemt type af problemer. Sådan noget som at finde et navn ved hjælp af Grovers algoritme, det kan den ikke”.

Det vi gerne vil lave er en universel kvantecomputer. Som kan køre alle slags kvanteprogrammer. Lidt ligesom en almindelig computer som jo også kan køre alle mulige almindelige programmer. Det D-Wave har lavet er en maskine, som kun kan køre en slags programmer. Og det er jo lidt begrænset”.

Den generelle kvantecomputer bliver bygget op kvantebit for kvantebit. Det er møjsommelig grundforskning, hvor man hele tiden forstår hvad man gør. “Lige nu har vi kontrol over et sted mellem 8 og 14 kvantebits”, fortæller Søndberg Sørensen. “Og der er jo så et stykke op til D-Wave, som påstår at de har 1000”.

Det styrkeforhold kan dog hurtigt ændre sig. Som det går lige nu fordobler forskerne antallet af kontrollerede kvantebits hvert andet år. Lidt svarende til den klassiske Moores lov for almindelige computere.

Så en universel kvantecomputer med 1000 kvantebits er faktisk ikke så langt ude i fremtiden.

Det der overrasker mig mest er, at D-Wave har kunnet få så mange til at investere i maskinen, når man egentlig ikke er sikker på om den virker.

Måske har Google også indset noget af det usikre ved kun at satse på D-waves kvantecomputer. I hvert fald har de hyret nogle af de førende forskere fra universiteterne og har opbygget deres helt egen afdeling til at forske i udviklingen af en generel kvantecomputer. En afdeling hvis laboratorium, ifølge Søndberg Sørensen, allerede er et af de førende i verden.

Det er da også nemt at se hvad Google kunne bruge en generel kvantecomputer til. For eksempel ville en kvantealgoritme til øjeblikkelig søgning i enorme databaser naturligvis være rar at have for en søgemaskine. Og den kan kun køre på en generel maskine.

Hvad NASA så vil bruge D-Waves computer til svæver stadig i det uvisse. Den er for eksempel ikke særligt god til de spektralanalyser, man bruger i jagten på exoplaneter. Men måske vil de bare lige prøve at se hvad den kan.

Noget tyder dog på, at den nok vil være bedst til at optimere på planlægningen af komplekse robotmissioner i rummet og til ekstra, effektivt tjek på og optimering af meget komplekse elektriske systemer.

Og den slags har NASA jo masser af.

Inde i hjertet af D-Waves kvantecomputere finder man de såkaldte Josephson junctions, Josephson-koblinger. Det er her, kvanteprocessen foregår. Og det er her, man finder svaret på hvorfor D-Wave systems kvantecomputer hedder det, den hedder. Og et syret svar på hvordan den også kan bruges i rumforskningen….(læs mere).

Share this
Share this
Mail this site
read more: