Selvom der kan gå årtier, før kvantecomputeren bliver udbredt, så gælder det for mange virksomheder og organisationer om at holde sig på dupperne allerede nu. Konsekvenserne ved at sakke bagud kan nemlig være katastrofale.
Hvad er kvantecomputeren egentlig for en størrelse? Det spørgsmål bryder mange danske virksomheder formentlig hovederne med, og selvom kvantecomputeren måske først bliver udbredt om 10-20 år, så er emnet så kompliceret – og potentialet så stort – at man allerede nu skal forberede sig på, hvad det vil betyde for ens organisation, før det er for sent. Med et buzzword handler det om at være ’quantum ready’ – altså kvanteklar. Men hvordan bliver man det?
Der findes ikke nogen entydig definition, men flere eksperter peger på, at det handler om at analysere, hvilken betydning kvanteteknologi kan få for ens branche, og hvordan den kan knuse både nuværende og fremtidige problemstillinger – men også skabe nye trusler.
”Der er mange brancher, såsom life science og logistik, der virkelig vil kunne drage nytte af kvantecomputeren, og her er det vigtigt, at man ikke kommer bagud, for det kan gå ud over konkurrencekraften,” siger Mikkel Haarder, underdirektør for uddannelse og forskning i Dansk Industri.
Han fortæller, at erhvervsorganisationen oplever stor interesse for emnet fra deres medlemmer, og Dansk Industri afholdt for nylig en kvantekonference, hvor der var stor tilslutning.
”De fleste har en forståelse for, at kvanteteknologi kommer til at have betydning for dem, men mange virksomheder – også dem, som er forskningsintensive – er i tvivl om, hvor langt fra eller hvor tæt teknologierne er på markedet,” siger Mikkel Haarder.
Derfor mener han, at forskningsmiljøerne har et stort ansvar for at støtte innovationen ved at forklare, hvordan virksomhederne kan anvende teknologien og udarbejde brugsscenarier.
”Det har DTU allerede haft succes med – f.eks. samarbejdet med KPMG og Danske Bank om den første kvantesikre dataoverførsel i Norden, som lykkedes sidste år. Så hvis man skal være kvanteklar, så skal man holde øje med, hvad der sker i den slags samarbejder,” siger Mikkel Haarder.
Helt enorme beregninger
En af de brancher, der ser store muligheder i kvanteteknologi, er logistikbranchen, og her tripper Lasse Jiborn efter at kunne bruge kvantecomputerens enorme regnekraft. Han er kommerciel direktør i AMCS Group, der leverer software til logistikbranchen, hvor de beregner ruter til lastbiltransport af alt fra benzin til post og pakker og cement til byggebranchen.
”Vi specialiserer os i meget komplekse logistiske problemstillinger,” siger Lasse Jiborn.
Netop ruteplanlægning er en af de opgaver, hvor klassiske computere kommer til kort. Skal man eksempelvis planlægge en rute med 10 stop, så er der 3,6 mio. forskellige måder (10 x 9 x 8 x …), man kan sammensætte ruten på.
”Men 10 stop er ingenting for vores lastbiler. Vi planlægger måske for 100 lastbiler, der hver skal lave 300 stop om dagen,” forklarer Lasse Jiborn.
300 stop giver et helt astronomisk antal mulige ruter – helt præcist 3,1 x 10615. Det kan en klassisk computer stadig overkomme, men for AMCS Group kan det tage op til otte timer at beregne, hvilken rute der er den mest optimale. Og det giver en udfordring, hvis der sker noget uforudsigeligt – et trafikuheld, vejarbejde, snevejr, mekaniske problemer med en lastbil – der gør, at de pludselig må omlægge ruten midt på dagen. For så har de ikke tid nok til at lave nye beregninger.
”Vores datamodeller og beregninger er helt enorme og tager lang tid. Men med en kvantecomputer vil vi kunne lave realistiske, optimerede ruter meget hurtigere, ligesom det bliver muligt at løse større problemer inden for den tid, der er til rådighed,” forklarer Lasse Jiborn.
Derfor holder AMCS Group sig ’kvanteklar’ ved allerede nu at undersøge, hvordan kvantecomputeren vil kunne hjælpe dem. De deltager også i DTU-projektet PhotoQ, der først og fremmest skal udvikle fotoniske kvanteprocessorer, men også algoritmer, der kan arbejde med aktuelle problemstillinger inden for logistik og udvikling af medicin.
”Vores forhåbning er, at en kvantecomputer kan skære beregningstiden ned fra timer til minutter. Det vil ikke kun spare os tid, men også brændstof og i sidste ende CO2-udledninger,” siger Lasse Jiborn.
Potentialet rummer også en trussel
Kvantecomputeren rummer ikke kun potentiale, men også cybersikkerhedsmæssige udfordringer, for det forventes, at kvantecomputerens enestående regnekraft vil kunne bryde vores eksisterende kryptering og sætte it-sikkerheden skakmat. Heldigvis er der allerede nu ved at blive udviklet kvantesikker kryptering, og her gælder det for virksomheder om at vurdere, hvilke data der er særligt følsomme og nødvendige at beskytte.
”Som organisation handler det i første omgang om at være opmærksom på den trussel, kvantecomputeren kan være mod ens nuværende infrastruktur,” siger Tobias Gehring, der er lektor på DTU Fysik og med til at udvikle kvantesikker kryptering.
Han forklarer, at det forventes at tage 10-15 år at ændre den nuværende krypteringsinfrastruktur, og derfor skal man ikke vente for længe med at gøre sig klar.
”Så snart kvantecomputeren er her, er det for sent at gå i gang, fordi man risikerer, at hackere kan bryde ind i ens systemer. Så det er vigtigt at være godt forberedt, så man ikke pludselig går i panik,” siger Tobias Gehring.
Der er en beregning for, hvornår man skal i gang med at beskytte sine data. Man er i farezonen, hvis det antal år, ens data skal beskyttes, lagt sammen med den tid, det tager at implementere kvantesikker kryptering i ens it-systemer, er længere end den tid, der går, før kvantecomputeren kan bryde gængs kryptering. Det store spørgsmål er selvfølgelig, hvornår kvantecomputeren kan det. Det spørger canadiske Global Risk Institute hvert år 40 ledende kvanteeksperter fra hele verden om, og her mener størstedelen, at det først er overvejende sandsynligt om 15-20 år.
”Så hvis ens data er værdifuld i en længere periode, så har man et stort problem,” siger Tobias Gehring.
Er både langt væk og tæt på
Det regnestykke har de også tygget på i Energinet og er kommet frem til, at de skal gå i gang med at gøre sig kvanteklar med det samme. Energinet ejer og driver den danske energiinfrastruktur og har et lille team på tre personer, der arbejder med kvanteteknologi.
”Der skal kun én funktionel kvantecomputer til, før det er en trussel mod vores systemer og hele den kritiske infrastruktur, og ret beset ved vi jo ikke, hvad forskellige militærlaboratorier arbejder med, og hvor langt fremme de er,” siger Alexander Frederiksen, digital forretningsudvikler i Energinet.
Derfor arbejder Energinet på at udbygge kompetencer inden for kvanteteknologi i organisationen, og de er bl.a. med i DTU’s CryptQ-projekt, hvor de skal teste kvantedistributionsnøgler som dem, Tobias Gehring udvikler, i deres transformatorstationer.
”Det er et forsøg på at minimere risikoen. Vores største frygt er, at hvis nogen kan bryde vores kryptering og lytte med på vores fiberbaserede kommunikation, så kan de indsamle information over lang tid,” forklarer Alexander Frederiksen.
Han uddyber, at teknologien både er længere væk og tættere på, end de havde regnet med.
”På nuværende tidspunkt kan man allerede sidde med en cloudbaseret løsning fra IBM, hvor man kan bruge en kvantecomputer til at lave nogle beregninger. Det havde lydt som science fiction for få år siden,” siger Alexander Frederiksen.
Omvendt havde han håbet på, at man kunne bruge den til at lave mere komplicerede beregninger, end tilfældet er.
Kan simulere naturen
Mens det sikkerhedsmæssige aspekt er mest akut for Energinet, så er perspektiverne på længere sigt mere spændende. I takt med at energinettet får mere og mere strøm fra vedvarende – men også utilregnelige – kilder som vind og sol, så bliver det mere komplekst at beregne, hvordan strømmen skal allokeres på den mest priseffektive måde. Derfor vil Energinet gerne simulere et komplekst elnet uden udfald, og som er mest omkostningsfrit. I dag er det ligeledes kompliceret at tilslutte bæredygtig energiproduktion til et gammelt elnet, der har begrænset kapacitet, og den slags mangler Energinet computerkraft til at kunne beregne.
”Det vil en kvantecomputer muligvis kunne gøre på minutter og på den måde optimere styringen af vores elnet. Den kan også simulere naturen, og det kan vi bruge til at lave de rette udvidelser af elnettet på de rette tidspunkter, hvilket vil kunne komme forbrugerne til gode,” siger Alexander Frederiksen.
Viden gennem forskningssamarbejder
Den største forhindring for at blive kvanteklar er dog, at det er svært for virksomheder at tilegne sig relevant viden om området.
”Vores største udfordring er, at ingen af os i teamet er kvantefysikere,” forklarer Alexander Frederiksen.
”Det er så dybt teknisk et område og stadig relativt umodent, så det kommunikationsmateriale, der findes, er i højere grad målrettet kvanteforskere. Kompleksiteten stiger voldsomt hurtigt, efter at man har sat sig ind i de fundamentale ting.”
Det genkender Lasse Jiborn, der fortæller, at det er meget få af AMCS Groups 1.200 ansatte, der har sat sig ind i kvantecomputerens potentiale for deres branche.
”Det er stadig lidt science fiction for nogle af mine kolleger,” siger han.
I Dansk Industri forstår man godt bekymringen, og derfor råder Mikkel Haarder virksomheder til at forsøge at komme med i industri- og forskningssamarbejder for at tilegne sig den seneste viden og få mulighed for at prøve ting af i praksis, som man ikke kan andre steder. Det kan skabe grobund for enestående kvanteteknologisk innovation, mener han:
”Jeg er sikker på, at det her bliver den næste digitale revolution. Danmark har en unik styrkeposition inden for feltet, så det er et tog, vi skal hoppe på nu og investere massivt i.”