Kvantdatorer kan bli användbara tidigare än väntat

Kvantdatorteknikern Aram Harrow menar att epoken med ”intressanta” maskiner kan komma tidigare än den ofta upprepade tioårsgränsen. I en intervju med El País pekar han på framsteg i felkorrigering och på att brusnivåerna i systemen stadigt sjunker. Harrow, som var med och tog fram HHL-algoritmen 2008, säger att system med tusentals kvantbitar kan dyka upp tidigare än till och med hans egna tidigare prognoser.

Poängen är enligt honom mindre att vinna en gissningslek om årtal och mer att beskriva vad som redan har förändrats i laboratorierna. Harrow beskriver ett fält där små kvantdatorer finns, men där nästa ribba är smalare och svårare: att utföra uppgifter som dagens klassiska datorer inte klarar. Google har redan gjort reklam för en sådan milstolpe, och Harrow pekar på mindre uppmärksammade framsteg sedan dess – särskilt inom felkorrigering, det otacksamma arbetet med att hindra sköra kvantbitar från att dränkas i brus. Den avgörande flaskhalsen är inte bara att lägga till fler kvantbitar, utan att kunna köra tillräckligt många operationer på varje kvantbit innan beräkningen faller samman. Harrow säger att antalet användbara operationer har förbättrats år för år.

Det perspektivet förklarar också varför tidslinjerna ofta glider i den offentliga debatten. Maskinvarulagen kan visa större apparater och programvarulagen kan visa smartare algoritmer, men inget av detta kan omsättas i praktisk nytta utan att den andra sidan hänger med. Harrow säger till El País att många kvantalgoritmer togs fram långt innan det fanns maskinvara som rimligen kunde köra dem. Mönstret påminner om tidigare vågor inom artificiell intelligens: metoderna fanns i årtionden, men blev plötsligt användbara när data och beräkningskraft kom ikapp. Om felkorrigeringen fortsätter att förbättras blir ”tusentals kvantbitar” mindre en symbolisk rund siffra och mer en tröskel där vissa algoritmer slutar vara leksaksdemonstrationer.

De tydligaste vinnarna vid en sådan tröskel är områden där simulering är dyr och fel blir kostsamma. Harrow lyfter molekylsimulering för kemi och materialvetenskap – problem där klassiska approximationer kan vara skillnaden mellan en lovande förening och en återvändsgränd. De tydligaste förlorarna är system som bygger på antagandet att dagens kryptering förblir svår att knäcka. Harrow nämner kodknäckning som en stor tillämpning, och ju närmare maskinvaran kommer, desto mer brådskande blir övergången till efterkvantkryptografi. Den omställningen är byråkratisk och långsam även när hotet är tydligt; arbetet är till stor del osynligt tills det är för sent att göra snabbt.

Harrow tillbringar enligt El País ett år vid Spaniens matematiska vetenskapsinstitut i Madrid, samtidigt som han argumenterar för att nästa kvantsprång inte nödvändigtvis väntar in ett helt decennium. Maskinerna är fortfarande små, men felmarginalerna i de offentliga tidsplanerna krymper – i en riktning.