Et kvantesprang for en viktig teknologi

Denne teksten er et debatt­inn­legg. Inn­holdet i teksten uttrykker forfatterens egen mening.

Møterom PS340 på OsloMet er lite og har ingen vinduer. Men det er ikke størrelsen det kommer an på. Denne høstdagen er det lille rommet fullt av folk. 

I hjørnet står to små datamaskiner med lysdioder som pulserer svakt, foran dem står forsvarsministeren, digitaliseringsministeren og forskningsministeren. De har kommet hit fordi de vil fortelle at det kommer en satsing på kvanteteknologi på 70 millioner. 

Men hva er egentlig kvanteteknologi og hvorfor er det viktig? 

Kvanteteknologi

Satser 70 millioner på kvanteteknologi

Det korte svaret er at kvanteteknologi inngår i en lang rekke teknologier vi allerede bruker i dag, for eksempel skjermer, lasere, MR-maskiner, elektronmikroskoper, navigeringssystemer og solceller. Derfor er det viktig allerede i dag.

I tiden framover er imidlertid potensialet og de samfunnsmessige konsekvensene av kvanteteknologi svært mye større. Enkelte stater, som for eksempel USA, Russland og Kina, samler sannsynligvis på krypterte meldinger og dokumenter som de i dag ikke kan lese, fordi de med framtidens kvanteteknologi vil kunne knekke kodene til krypteringen. Faktisk er det slik at måten vi handler i nettbanken og bruker bankkort på i dag, ikke vil være trygge i framtiden på grunn av kvanteteknologi. 

Debatt ● Sergiy Denysov og André Brodtkorb

Kvanteteknologi: USA, Kina og EU har milliard-satsninger som får KI-milliarden til å blekne. Hva burde Norge gjøre?

En annen anvendelse handler om kunstig intelligens slik vi kjenner det fra både ChatGPT og medisinsk bildediagnose. Kunstig intelligens er både dyrt og tidkrevende. Det estimerte strømforbruket til kunstig intelligens med nåværende teknologi er økende og vil i framtiden kunne utgjøre en merkbar andel av verdens samlede forbruk. Med kvanteteknologi kan mange av beregningene til kunstig intelligens gjøres flere størrelsesordener mer effektivt. Og kvantedatamaskiner vil effektivt kunne utføre beregninger ordinære datamaskiner aldri vil være i stand til å gjennomføre. 

I dag er kvanteteknologi en umoden teknologi. Det inkluderer både den delen som handler om sensorer, det vil si hvordan vi skal kunne observere omverdenen mer presist og mer effektivt, og det gjelder den delen som handler om kvantedatamaskiner, det vil si hvordan utføre beregninger raskere og mindre energikrevende en tradisjonelle datamaskiner. Fagmiljøene snakker imidlertid ikke om hvis kvanteteknologien blir moden nok til at den får de anvendelsene som er beskrevet over, de snakker om når. 

Hvordan kvanteteknologi generelt, og kvantedatamaskiner spesielt, fungerer er komplisert. Her er et forsøk på en enkel forklaring. 

For å forstå hvordan den fysiske verden er bygget opp trenger vi kunnskap om hvordan grunnleggende partikler oppfører seg og påvirker hverandre. Dette kaller vi kvantefysikk. Kvantefysiske systemer er svært komplekse og vanskelige å modellere med vanlige datamaskiner. På grunn av denne kompleksiteten foreslo nobelprisvinneren Feynman i 1982 at man burde bruke datasystemer som var like komplekse, nemlig datasystemer som var bygget opp på samme måte som de kvantefysiske systemene man forsøker modellere. 

Dette er utgangspunktet for kvantedatamaskiner. Dagens kvantedatamaskiner har mange interessante egenskaper. En av de meste kjente er at en kvantebit kan være både 0 og 1 på en gang, og alle verdier imellom. Og at det bare er når du faktisk observerer verdien til kvantebiten at den får den definitive verdien 0 eller 1. 

forskningsrådet

Anbefaler å bruke 2,6 milliarder kroner på tung regnekraft

Regjeringen foreslår altså en satsing på 70 millioner til kvanteteknologi i statsbudsjettet. Spørsmålet er hva vi bør bruke disse til? 70 millioner kroner hvert år er veldig lite og veldig mye på en gang, og som analogi til verdien i en kvantebit, alle verdier imellom. Det er ikke før vi observerer hva vi kan få til at vi vet hvor mye det er. 

Her er et eksempel: 70 millioner er 50 doktorgradsstipendiater. I løpet av 3—4 år vil mange av dem være i stand til å gå inn i forskning og utdanning og en ny kohort på 50 stipendiater kan tas opp. I løpet av, si 15 år, vil vi kunne ha over hundre forskere og undervisere, og folk i industrien, med tung kompetanse innenfor kvanteteknologi. Sånn sett er det mye. 

Sammenlignet med andre lands satsinger på området, og kostnadene til å etablere både kvantesensorer og kvantedatamaskiner, er det imidlertid svært lite. 

I Sverige har Wallenberg-stiftelsen gitt 1,4 milliarder svenske kroner til WACQT-senteret i Göteborg for å bli ledende på kvanteteknologier. Frem til nå har de klart å lage en datamaskin som det koster 102 millioner svenske kroner å bygge en kopi av for næringslivet. Farmasiselskapet Novo Nordisk investerte også nylig 1,5 milliarder danske kroner i forskning på kvanteteknologi ved Niels Bohr Instituttet. Kvanteteknologi har for øvrig vært en dansk nasjonal satsing i mange år. 

Om Norge skulle begi seg ut på å lage en egen kvantedatamaskin på samme måte som svenskene, eller delta i et likeverdig forskningssamarbeid på linje med våre danske kolleger blir 70 millioner kroner lite. Svært lite.

Debatt ● Rebekka Borsch

Skal vi bare lære kinesisk med det samme her på berget?

Derfor er vi glade for at både forsvarsministeren, digitaliseringsministeren og forskningsministeren sier at dette bare er en begynnelse. De samfunnsmessige utfordringene knyttet til kvanteteknologi er kjempestore. Cyberforsvaret og organisasjoner som Nasjonal sikkerhetsmyndighet har for eksempel et stort og udekket behov for kandidater med ekspertise på kvanteteknologi som kan sikkerhetsklareres. 

Dertil kommer næringsmuligheter knyttet til etableringer av nye selskaper som baserer hele eller deler av sin virksomhet på kvantesensorer eller kvantedatamaskiner. Og selvfølgelig andre samfunnsmessige konsekvenser — både positive og negative. 

For å både oppnå de positive effektene, og å sikre oss mot de negative, må teknologien bli allment kjent. Det krever at vi sikrer kunnskap og kompetanse ikke bare gjennom gode og spisse forskningsprosjekter, men også gjennom hele utdanningssystemet når vi utdanner både bachelorkandidater, masterkandidater og doktorer. 

Fra arkivet

Avduket Norges første kvante­datamaskin

På samme måte som samfunnet nå jobber på spreng for å lære opp befolkningen i prinsippene bak maskinlæring, store språkmodeller, og kunstig intelligens, må vi altså ha et tilsvarende kompetanseløft for kvanteteknologier. 

For å få til dette er det viktig at vi har langsiktige teknologiske satsinger. I dag skjer store deler av den internasjonale utviklingen innen kvanteteknologi i andre verdensdeler. Det gjør at vi blir sårbare i Norge, og følgelig kan det også utgjøre en trussel for vår suverenitet. Hvis vi ikke har bred teknologisk kompetanse nasjonalt, får vi også dårligere forutsetninger for å forstå og ta tak i kulturelle og samfunnsmessige problemstillinger.

Med tanke på det siste har vi ved vårt universitet ikke bare etablerte forskergrupper, men også bachelor og masterprogrammer med kvanteteknologi. Vi har også et nystartet etter- og videreutdanningstilbud som skal lære bort kvanteteknologi uten at det forutsetter bakgrunnskunnskap i fysikk. 

For akkurat som kunstig intelligens er i ferd med å gjennomsyre hverdagen vår, vil kvanteteknologi gjøre det samme om noen år. Vi tror derfor at en dag, om ikke mange år, vil mange måtte forsøke å forstå hvordan kvanteteknologien faktisk fungerer — fordi framtidens kvanteteknologi vil ha store konsekvenser for samfunnet. 

Da kan det lønne seg å ha begynt en tid i forveien.

Ofte bruker vi kvantesprang som begrep for å forklare de virkelig store stegene. Men i fysikken er et kvantesprang også et ganske lite steg. Eksempelvis er et strålingskvant den minste enheten av elektromagnetisk stråling. Satsingen på kvanteteknologi med 70 millioner er viktig og vi ønsker å gratulere våre politikere med dette. De er nå i forkant av utviklingen på en annen måte enn da KI-milliarden ble lansert. 

Så skylder vi dem likevel å peke på at 70 millioner er en ganske beskjeden start på et område vi er ganske sikre på kommer til å ha svært store ringvirkninger i samfunnet. Vi håper derfor vi kan ha gode samtaler med dem om hvordan vi skal utvikle dette viktige område videre til det beste for samfunnet. 

Debatt ● Mari S. Kannelønning og Anders Braarud Hanssen

Skal vi vinne i KI-kappløpet må vi gå motstrøms