Artikel top billede

Derfor har vi brug for et kvantespring i computerkraft - og en helt ny arkitektur

Klumme: Den eksisterende computerinfrastruktur er seriel og af natur ikke egnet til skaleringsvenlig, parallel databehandling. Man kan delvist løse problemet med GPU’er, men kvantecomputere har med deres helt særegne arkitektur en unik fordel.

Denne klumme er et debatindlæg og er alene udtryk for skribentens synspunkter.

I vores forskningslaboratorium, IFS Labs, foregår der mange forskellige ting.

Selv om IFS udvikler forretningssoftware, henter vi inspiration i forbrugerteknologier og forskellige brancher, som vi implementerer i vores løsninger.

Det gælder for eksempel AR og chatbots, men vi undersøger også teknologier, der ligger længere væk fra vores kunders hverdag som eksempelvis kvantecomputere.

Hvorfor er det interessant? Computerkraften er vokset helt enormt og har nu nået et niveau, hvor den nyeste ”traditionelle” supercomputer kan gennemføre 35.000 trillioner handlinger i sekundet. Har vi så overhovedet brug for kvantecomputere?

Behov for en ny arkitektur

Selvom en processorkraft på 35.000 handlinger i sekundet kan forekomme næsten abstrakt stor, så er den ikke kraftig nok til at simulere nogle af de største optimeringsudfordringer, vi står med i dag.

De kræver en arkitektur, der kan skaleres eksponentielt.

Den eksisterende computerinfrastruktur er seriel og af natur ikke egnet til skaleringsvenlig, parallel databehandling. Man kan delvist løse problemet med GPU’er, men kvantecomputere har med deres helt særegne arkitektur en unik fordel.

Kvantecomputeren er baseret på kvantemekaniske principper, hvoraf superposition (overlejring) er mest interessant i forhold til en øgning af computerkraften - men også det sværeste at forstå.

Ifølge kvantemekanikken kan objekter være i flere tilstande samtidigt: Højre og venstre, op og ned, roterende den ene og den anden vej.

Dette udnyttes i kvantecomputere, hvor en kvantebit (quebit) kan være 0 og 1 samtidig i modsætning til traditionelle computerbits, som kan være enten 0 eller 1.

Når antallet af kvantebits øges, vokser antallet af data, de kan indeholde, således eksponentielt i kvantecomputeren. Derfor er kvantecomputere enormt skalerbare.

Hvordan fungerer en kvantecomputer?

Kvantecomputere har kvanteporte, som kan manipulere med de enkelte kvantebits.

Kvantecomputeren kan manipulere alle porte samtidigt, hvilket er helt forskelligt fra traditionelle computere, som manipulerer hver port individuelt.

Hvor skaleringen i traditionelle computer afhænger af antallet af tilgængelige processorer, kan kvantecomputere derfor finde løsninger i meget store mængder input meget hurtigere.

Forestil dig, at vi har 256 mulige inputværdier, hvoraf kun én vil give maksimalt output. Hvilken?

Ved hjælp af superposition og kvantealgoritmer manipulerer kvantecomputeren alle 256 løsninger samtidigt.

Processen køres adskillige gange, indtil en af løsningerne har en meget høj sandsynlighed i forhold til de andre.

Herefter foretages en måling, som nedbruger superpositionen og producerer en klassisk løsning på problemet.

En udfordring med kvantecomputere er imidlertid risikoen for fejl.

Selv ved en fidelity på 95 procent er der en fejlrisiko på fem procent. For at fejlkorrigere er det derfor nødvendigt at køre kvanteeksperimentet adskillige gange samt validere kvanteløsningen på en traditionel computer.

Hvad kan vi bruge kvantecomputere til?

Indledningsvis vil kvantecomputere især være egnet til at gennemtrevle store datamængder.

Det kan for eksempel være inden for medicinalindustrien til at simulere adfærd hurtigere og mere detaljeret, så udviklingstiden kan reduceres for nye lægemidler, kunstgødning og lignende produkter.

Det kan også være i forbindelse med optimering af store komplekse problemstillinger inden for eksempelvis containerfragt eller til dekryptering og udvikling af nye krypteringsmetoder.

Selvom kvantealgoritmer har været under udvikling i adskillige år, er det først nu, udviklingen af den nødvendige hardware er ved at komme på plads.

Og skønt kvantecomputerne endnu ikke kan hamle op med nutidens supercomputere, så er det kun et spørgsmål om tid, før kvantecomputeren overtager førertrøjen.

Klummer er læsernes platform på Computerworld til at fortælle de bedste historier, og samtidig er det vores meget populære og meget læste forum for videndeling.

Har du en god historie eller har du specialviden, som du synes trænger til at blive delt?

Læs vores klumme-guidelines og send os noget tekst, så kontakter vi dig - måske bliver du en del af vores hurtigt voksende korps af klummeskribenter.




Premium
Test: Duer Samsungs første Pro-pc'er til noget?
Samsung Galaxy Book Pro serien er et bevis på, at de etablerede pc-producenter får sig en formidabel udfordrer i den sydkoreanske supersværvægter.
CIO
Der findes ikke noget vigtigere for din virksomhedskultur end psychological safety
Klumme: Forskningen er entydig: Vidensarbejde er mere effektiv, når du tør stille spørgsmål, rejse kritik og indrømme fejl helt uden frygt for at blive straffet eller gjort til grin. Hvis du ikke har fokus på denne del af din virksomhedskultur, så lever din virksomhed og dine medarbejdere ikke op til deres fulde potentiale.
White paper
Så ofte rammer din sikkerhedsleverandør plet – eller helt ved siden af
Denne uafhængige evaluering fra MITRE ATT&CK giver et billede af styrker og svagheder hos førende udbydere af cybersikkerhedsydelser. Rapporten vurderer bl.a. reaktion og træfsikkerhed på simulerede angreb og af, hvor hurtigt der slås alarm.