Udviklingen af kvante-teknologi (QT) stiger hastigt. Det vil booste AI udviklingen, og muliggøre R&D gennembrud inden for især medicin, bioteknologi og materiale-udvikling. Men teknologien bringer også kvantekryptografi tættere på. Det er især risikabelt, fordi det ændrer, hvem der ved hvad, hvornår. Med NSAs, NATOs og BIS’ ord: “Prepare now for a world in which classical public-key cryptography can no longer be trusted”. Efter overgangen til kvantekryptering er alle historiske data i praksis dekryptérbare.
Hvad er status for udviklingen, hvordan påvirker det geopolitik, og hvordan bør man som bestyrelse forholde sig til QT som et irreversibelt og tidsasymmetrisk vilkår?
Det følgende blog indlæg er det første i en serie på 3 om QT:
- Udviklingen af kvante-teknologi stiger hastigt
- Kvante-teknologi giver nye risici for bl.a. den finansielle sektor
- Geopolitisk de-kobling øger risikoen fra kvante-teknologi
Kvante-teknologi er realisering af teorien om kvantemekanik
2025 var 100-året for de første teoretiske gennembrud inden for kvantemekanik. Det understregede FN betydningen af, ved at gøre året til det internationale Quantum Science and Technology år. Timingen var velvalgt, for i de sidste par år har fremskridtene i kvanteteknologi (QT) været langt større end forventet. Både qbits og kvantesensorer nærmer sig nu TRL 7-9. Derfor forventes investeringer i QT at stige til omkring 100 mia. USD om året inden for de næste 10 år.
Det er der et stigende teknologisk og økonomisk behov for
Vækstmodellen i moderne økonomi bygger grundlæggende på øget produktivitet. Det har stigningen i regnekraft og automatiseringer siden 1980erne bl.a. gjort muligt. Men den fysiske grænse nærmer sig for, hvor små transistorer kan blive. Når disse er under 5 atomer (nm) brede begynder kvanteeffekter (elektroner som bølger) at være ustabile. “Moores lov” kan forlænges af nye teknikker, materialer og arkitekturer som f.eks. High-NA EUV, CFETs og optiske chips. Men grundlæggende bliver elefanten i rummet større, QT.
Kvantemekanikken har to særlige kendetegn
Teknologien bygger især på kvantemekanikkens principper om superposition og entanglement:
- Superposition betyder, at elektroner kan være i flere tilstande samtidigt. Det betyder, at kvantecomputere kan udforske mange muligheder parallelt, mens klassiske computere er begrænset til ét sekventielt spor ad gangen. Det muliggør eksponentielle hastighedsspring i regnekraften til visse typer af problemer især de, der kræver simuleringer.
- Entanglement betyder, at kvantepartikler kan forbindes indbyrdes på en måde, så en ændring i én partikel øjeblikkeligt påvirker en anden uanset afstanden mellem dem. I en kvantecomputer arbejder processorerne (qubits) derfor som ét samlet system i stedet for som en række isolerede sekvenser. Det gør det muligt at afstemme mange variable simultant, modsat klassiske computere. Det er især samspillet mellem antal qubit, fejlraten og algoritmisk struktur, der kan mange-doble regnekraften.
QT åbner for helt nye muligheder for forskning og …
I dag forventes kvantecomputere bl.a. at skabe gennembrud inden for:
- Fødevareproduktion, hvor modellering af kvælstoffiksering og CO2-binding f.eks. ventes at føre til udvikling af nye typer klimavenlig kunstgødning. Det vil bl.a. reducere geopolitiske afhængigheder af Rusland og Marokko.
- Energi, hvor kvante-beregninger bl.a. er nødvendige for meteo prognoser samt, mere konkret, for stabil plasmastyring i fusionsenergi. Her er Google DeepMind f.eks. meget aktive.
- Medicin og bioteknologi, hvor R&D grundlæggende kan gå fra trial-and-error til molekylær “in-silico” simulering. Det ventes at nedbringe bivirkninger markant, f.eks. inden for onkologi, samt at forkorte udviklingstider for vacciner og bredere farmaceutiske produkter. Især det sidste er f.eks. baggrunden for IBMs samarbejde med Cleveland Clinic. Generelt forventes farmaceutisk industri og bioteknologi at se nogle af de største forskningsmæssige gennembrud. Ifølge World Economic Forum gælder det f.eks. følgende potentialer:
… modelleringer, …
- Materialeforskning, hvor “inverse design” og “situationsbaseret-design” pludseligt bliver realistiske. På langt sigt øger det landes strategiske autonomier, når materialer kan fremstilles lokalt i stedet for at afhænge af andre landes mine-udvindinger eller raffineringer.
- Finans, hvor modelleringer af makroeffekter og af finansmarkeder i dag er ydersts komplekse.
- De kommercielle muligheder er lovende. HSBCs test på IBMs kvantesystemer viste f.eks. 34% bedre prædiktion af obligationshandel. Desuden viste de muligheder ved porteføljeoptimering, risikomodeller og options prisfastsættelser.
… for QT er mere end “blot” større regnekraft
Samlet betyder kombinationen af superposition og entanglement dog især, at kvantecomputere er mere end “blot” hurtigere computere. De åbner for nye anvendelser (kvantefordele), der vil overstige vores forestillingsevne i dag. Derfor har QT systemiske konsekvenser for økonomi, demokrati og geopolitik.
- QT får bl.a. grundlæggende betydning for kryptering. For kvanteinformationer kan ikke læses eller kopieres uden at ændres (Heisenbergs usikkerhedsrelation). Kryptering af information kan dermed ske helt sikkert. Det kræver dog nye typer af teknikker til hardware (QKD, Quantum Key Distribution) og software (PQC, Post-Quantum Cryptography). Til gengæld betyder den overlegne regnekraft, at krypteret information fra tiden før Q-day kan de-krypteres, se senere.
QT får dermed geopolitiske effekt
Derfor er der et usædvanligt bredt felt af aktører, der forsker i QT: kommercielle aktører, nationale forskningsinstitutioner samt forsvarsindustrier.
USA og Japan har umiddelbart det største fokus og udviklingsniveau, men underliggende er billedet mere divers. Ingen lande er i dag i stand til at udvikle kvantecomputere alene. Det er dog netop USAs mål siden 20. januar 2025. Bedømt på patenter er Kina i dag tværtimod det land i verden, der har den bredeste videnspalette om kritiske teknologier for QT. Det giver Kina et stærkt udgangspunkt for global QT dominans. USAs geopolitiske de-kobling fra resten af verden inkl. EU og Indien fremmer Kinas førerposition. Men det kan også øge EUs muligheder for at “lukke hullet”, se senere.
QT er rykket tæt på kommercielle lanceringer, …
Enkelte kvantecomputere har i dag nået teknologiske modenhedstrin for laboratorie-test miljøer (TRL 6-7). For 1 år siden offentliggjorde Google og Amazon f.eks. deres kvantechips Willow og Ocelot, der viser markante fremskridt i stabilitet. Microsofts Majorana er lidt mere usikker, men har samme potentiale.
Netop fejlkorrektionen har hidtil været den væsentligste forhindring for skalérbarhed i antallet af Qubits. Fysiske qubits er de faktiske kvanteobjekter i hardwaren, f.eks. superledende kredsløb, ioner, fotoner eller topologiske tilstande (Majoranas fokus). De er dermed hurtige men fundamentalt ustabile over for minimale udsving i:
- temperatur, fordi superposition kræver, at den termiske energi er mindre end energiforskellen mellem qubit tilstandene. I praksis betyder det mellem 10-20 millikelvin og 1 grad over det absolutte nulpunkt på minus 273,15 grader
- elektromagnetisk støj fra f.eks. mobiltelefoni i nærheden
- vibrationer fra f.eks. lastvognstrafik
- kosmisk stråling fra især højenergi-partikler, som kan føre til bit-flips
Der er stort udviklingsfokus på at afdække disse følsomheder, særligt temperatur-kravet fordi energi forbruget til nedkøling er enormt.
… fordi evnen til fejlkorrektion nu stiger
Det relevante mål for performance er, hvor mange logiske qubits computeren kan håndtere. Det tal udtrykker, hvor effektivt kvantesoftwaren kan korrigere fejl. Hér har der været store fremskridt. I 2025 demonstrerede selskaber som Alice & Bob, Riverlane og Atom Computing f.eks. arkitekturer og metoder til kvante-fejlkorrektion. Fejlfinding sker stadig på konventionelle supercomputere, men det forventes, at QT selv kan overtage dette inden for de næste 3-4 år.
Endelig har selskaber som QuEra og Quantinuum afviklet 12-48 logiske qubits i kontrollerede miljøer. Det kommercielle potentiale ventes f.eks. at starte fra omkring 100 logiske qubits.
Hardware mæssigt bliver udviklingen frem mod fuldt udviklede kvantecomputere over de næste år mere amorf og hybrid. Elementer som CPU, GPU, TPU, QPU og neuromorfisk hardware flyder sammen og bliver adaptiv snarere end statisk.
Den nøjagtige timing er usikker, men vil følge nogle hovedtræk
Kommerciel QT rykker således stadig nærmere, selvom det nøjagtige tidspunkt forbliver usikkert. Perioden frem til 2029 kaldes derfor for “the dawn of quantum utility”. Forventningen kan beskrives i tre faser (hvor årstallene er usikre):
- Enabling infrastructure (i dag og frem til 2027): Materials, semiconductors, cryogenics, and hybrid-cloud architecture.
- Applied disruption (fra 2027 og frem til 2035): Cybersecurity overhaul, pharmaceutical simulation, and logistics optimization.
- Widespread Integration (efter 2035): Quantum embedded in finance, national security, and AI systems.
IBM deler forventningen om at passere den kritiske grænse på 1-200 logiske qubits inden 2029. Efter den kritiske grænse tager det sandsynligvis kun år, og ikke årtier, at skalere op til millioner af logiske Qubits. Enkelte kommercielle aktører som IonQ forventer endda, at de allerede i starten af i år vil passere den kritiske grænse.
USAs DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) har især fokus på følgende virksomheder:
Fortsættes i næste blog indlæg