5 måder, kvanteteknologien kan forme vores hverdag

IBM's præsentation af to nye kvantesupercomputere og danske planer om at udvikle 'verdens mest kraftfulde kommercielle kvantecomputer' med hjemsted i København. Disse eksempler markerer blot to af de seneste udviklinger i kvanteteknologiens stadigt hurtigere overgang fra eksperimentelle gennembrud til praktisk anvendelse. Der er stigende forventninger til, at kvanteteknologi vil kunne løse problemer, som de nuværende systemer har svært ved at løfte (eller slet ikke er i nærheden af at kunne håndtere) med følger for industri, national sikkerhed og hverdagslivet. Så hvad er kvanteteknologi egentlig? I sin kerne udnytter den de kontraintuitive love i kvantemekanikken, som er den gren af fysikken, der beskriver, hvordan universets mindste byggesten opfører sig og interagerer. I den forunderlige kvanteverden kan partikler være to steder eller i to tilstande på samme tid (superposition) og forblive forbundet over enorme afstande (sammenfiltring). Hvad der tidligere var abstrakt teori, bliver nu konstrueret til innovative, avancerede systemer: Computere, der behandler information på helt nye måder, sensorer, der måler verden med hidtil uset præcision, og kommunikationsnetværk, der praktisk talt er umulige at kompromittere. Her er 5 områder, hvor kvanteteknologi snart kan få en håndgribelig effekt og være med til at forme fremtiden: Nummer 1: Opdagelser inden for medicin og materialeforskning Forskere i farmakologi forsøger at designe ny medicin til en hidtil uhelbredelig sygdom. Der findes tusindvis af mulige molekyler, mange måder de kan interagere i kroppen på, og usikkerhed om, hvilke der vil virke. I et andet laboratorium undersøger materialeforskere tusindvis af forskellige atomkombinationer og atomforhold for at udvikle bedre batterier, kemikalier og legeringer, der kan reducere udledninger fra transport. Traditionelle supercomputere kan indsnævre valgmulighederne, men når på et tidspunkt en grænse. I begge tilfælde kan kvantecomputing, som anvender kvantebits – eller qubits – den mest grundlæggende informationsenhed i en kvantecomputer, gøre en afgørende forskel. Qubits består ikke blot af 1-taller og 0-taller som bits i konventionelle computere, men kan eksistere i en række forskellige kvantetilstande. Evnen til at udvikle og kontrollere qubits er central for fremskridtene inden for kvantecomputing og andre kvanteteknologier. Ved at bruge qubits kan kvantecomputere simulere enorme mængder af forskellige muligheder på samme tid og afsløre mønstre, som klassiske systemer ikke kan nå inden for brugbare tidsrammer. Inden for sundhedsvæsenet kan hurtigere lægemiddeludvikling give hurtigere reaktioner på udbrud og epidemier, personlig medicin og indsigt i tidligere uigennemskuelige biologiske interaktioner. Kvantesimulering af materialers adfærd kan føre til nye energieffektive materialer, katalysatorer, legeringer og polymerer. Selvom fuldt funktionsdygtige, kommercielle kvantecomputere stadig er under udvikling, går det hurtigt. Eksisterende tilgange, der kombinerer kvante- og klassiske beregningsmetoder, viser allerede et potentiale til at ændre den måde, vi opdager og designer behandlinger på. Nummer 2: Sensorer til navigation, medicin og miljø En ny generation af sensorer kan udnytte forskellige kvantefænomener som superposition og sammenfiltring til at registrere ændringer, som konventionelle instrumenter ville overse. Resultatet har potentiale på mange områder af hverdagen: Inden for navigation kan de guide skibe, ubåde og fly uden GPS ved at aflæse små variationer i Jordens magnetiske og gravitationelle felter. Inden for medicin kan kvantesensorer forbedre de diagnostiske muligheder gennem mere følsomme, hurtigere og ikke-invasive billeddannelsesteknikker. Inden for miljøovervågning kan disse sensorer spore fine ændringer under Jordens overflade, advare tidligt om seismisk aktivitet eller opdage spor af forurenende stoffer i luft og vand med enestående nøjagtighed. Nummer 3: Optimering af logistik og finans Mange af de s...