Vad är en kvantdator?
En kvantdator är en typ av dator som använder kvantmekaniska fenomen, såsom superposition och sammanflätning, för att utföra beräkningar. Dessa datorer skiljer sig väsentligt från traditionella datorer, som bygger på transistorkretsar och använder binära tal (1:or och 0:or) för att bearbeta information. I kvantdatorer används kvantbitar eller ”qubits”, som kan vara i ett tillstånd som representerar 1, 0, eller båda dessa tillstånd samtidigt (genom superposition).
”Quantum Computing håller på att bli en mycket stor industri och bygger på quantum tekniker och datorer som är otroligt kraftfulla.
2016 lanserade Kina Micius, världens första Quantum aktiverade satellit vilket var en milstople i utvecklingen. Jian-Wei Pan, den ledande forskaren på Micius projektet, hyllades för ”en världsomspännande Quantum Space Race.” Tekniken kommer få geopolitiska konsekvenser, särskilt inom informationssäkerhet och cyberkrigföring.
Vad används kvantdatorer till?
Användningsområden för kvantdatorer inkluderar:
- Kryptografi: Kvantdatorer har potential att knäcka många av de kryptografiska algoritmer som idag används för att skydda data. Detta inkluderar RSA-kryptering, som är grundläggande för många av våra nuvarande säkerhetssystem.
- Läkemedelsutveckling: Kvantdatorer kan användas för att modellera molekylära och kemiska reaktioner, vilket är en process som kräver enorma beräkningsresurser för traditionella datorer. Detta kan påskynda utvecklingen av nya läkemedel.
- Materialvetenskap: De kan användas för att simulera egenskaperna hos material på atomnivå, vilket kan leda till upptäckten av nya material och bättre förståelse av befintliga material.
- Optimeringsproblem: Kvantdatorer är potentiellt mycket effektiva för att lösa komplexa optimeringsproblem, vilket kan vara användbart inom logistik, finansiell modellering, och AI.
- Artificiell intelligens (AI): Kvantdatorer kan förbättra maskininlärningsalgoritmer genom att snabbare och mer effektivt processa stora datamängder, vilket kan leda till stora genombrott inom AI.
- Klimatforskning: De kan modellera komplexa klimatsystem mer exakt än traditionella datorer, vilket kan bidra till bättre förståelse och prognoser om klimatförändringar.
Vissa beräkningar tar år för dagens datorer att göra. Samma beräkningar kan en kvantdator göra på några sekunder – vilket är långt snabbare än någon konventionell dator och ändrar förutsättningarna radikalt för beräkningar. Quantum datorer kan helt enkelt användas för att lösa problem som är för svåra för traditionella datorer.
Hur fungerar en kvantdator?
Nyckeln till kvantdatorer ligger i kvantbitar (qubits). Traditionella datorer använder ”bitar” och lagrar och processar information som 1:or eller 0:or. En kvantbit, å andra sidan, drar fördel fysiska lagar där små partiklar kan existera på flera ställen samtidigt.
Eftersom kvantbitar existerar tekniskt som både som 1:or och en 0:or så kan de lagra exponentiellt mer information än vanliga bitar och innebär att beräkningar kan göras parallellt. Kvantum datorer är inte bara mer kraftfulla de kan också använda algoritmer med helt nya användningsområden.
Video från tidningen Economist om kvanttekniken som öppnar upp en ny värld av möjlighteter och som börjar dyka upp i mainstream.
Har FRA tillgång till kvantdatorer?
Allt från webbtrafik till e-handel till blockchain förlitar sig på kryptering med KPI och offentliga nycklar. Användare kan kryptera data med en publik offentlig nyckel och dekryptera data med sin egen privata nyckel. Den offentliga och privata nyckeln är byggda med matematik som är omöjliga att knäcka för konventionella datorer. Med hjälp av Shor algoritm, kan quantum datorer med lätthet knäcka dessa krypteringskoder.
På sikt tror man att även den assymetriska krypteringen kan avlyssnas med kvantdatorer och man forskar på nyare teknik som kvantkryptering och kortikal kryptering. Kvantdatorer skulle göra krypteringen verkningslös och tom innebära mindre säkerhet eftersom man vet vilken sorts trafik som ska avlyssnas.
Amerikanska NSA har förutspått att dagens kryptografi kommer vara obsolet när kvantdatorer lanseras
Går det att hacka RSA/ECC public key cryptosystems? På Defcon 2019 hölls ett föredrag Are Quantum Computers Really A Threat To Cryptography? A Practical Overview Of Current State-Of-The-Art Techniques With Some Interesting Surprises med Andreas Baumhof som VP på Quantum Technologies på QuintessenceLabsMessage. Ladda ner presentation
IBM och Google gör tekniken möjlig att nå över Internet
Företag som Google, Microsoft, Intel, Hewlett-Packard och IBM experimenterar med quantum datorer och har alla dedicerade forskargrupper kring kvantfysik och kvantdatorer.
IBM har jobbat många år med kvantdatorer och forskare från Google och University of California, Santa Barbara har utvecklat nya metoder att göra kvantdatorer stabilare och bättre kunna hitta och åtgärda fel. Den nya forskningen om kvantdatorer publicerades kring den 4 mars 2015 i tidskriften Nature. Den 4 maj 2016 meddelade IBM att det skulle ansluta en av sina kvantdatorer till Internet och göra den tillgänglig för vem som helst att leka med.
100 miljoner snabbare än en vanlig PC
Googles kvantdator heter D-Wave 2X quantum och står i Ames Reasearch Ceter i Mountain View i Kalifornien tillsammans med datorer från Nasa och US Space Agency där de experimenterat i mer än 2 år och D-Wave 2X quantum computer sägs vara 100 miljoner snabbare än ett vanligt datorchip enligt Googles forskningsblogg.
Nya algoritmer
Kvantum datorer behöver special program som Shors algoritm som är utvecklat av MIT:s Peter Shor.
Watchlist
Quantum
• IBM, Microsoft, Intel, Google, DWave, Rigetti
• Quantum biologi? (kvantum photosyntes)
• QuantumML, Quantum Intelligence
Företag och myndigheter som jobbar med kvantdatorer är: D-Wave (bröt 100 qubit gränsen), Loockheed Martin, NSA, Hewlett Packar, MIT, Stanford, University of Southern California. Startup bolaget Rigetti Computing har fått mycket uppmärksamhet och de har en unik strategi och bygger en Quantum Computing chip från grunden.
