Kinas kvanteteknologi bevæger sig fra laboratoriet ud i samfundet

Kinas kvanteeventyr handler i stigende grad om mere end at demonstrere, at en kvanteprocessor kan udføre en særlig beregning. Fokus flytter sig mod systemer, der kan tages i brug, kombineres med klassisk databehandling og omsættes til tjenester for virksomheder, myndigheder og forbrugere.

Kvantekommunikation og kvantesensorer er længst fremme. Kvantecomputere begynder samtidig at vise snævre, målbare forbedringer i udvalgte opgaver – men typisk som del af en hybrid løsning, hvor klassiske computere fortsat står for det meste af arbejdet. Fuldt fejltolerante kvantecomputere er stadig flere år ude i fremtiden.

Fra temperaturmålinger til vejrprognoser

Et samarbejde mellem Fudan-universitetet og University of Science and Technology of China (USTC) har rapporteret, at kvantemaskinlæring i bestemte prognoseopgaver kan overgå store klassiske neurale netværk. Forskerne arbejdede blandt andet med tidsserier for temperatur og luftfugtighed i byområder.

Arbejdet skal også bruges i mere krævende meteorologiske scenarier, herunder prognoser for kraftig regn og tyfoner. Det er et eksempel på, hvordan kvanteteknologi forsøges koblet til eksisterende samfundsinfrastruktur frem for kun at blive vurderet i laboratoriets kunstige testmiljøer.

Et beslægtet projekt inden for solenergi har ifølge rapporterne forbedret prognoser for solcelleproduktion med omkring 5 procent. Det kan potentielt mindske den mængde solenergi, der må begrænses eller går tabt i elnettet, med flere millioner kilowatt-timer om året. Her bliver en forbedring i en algoritme oversat til en mulig økonomisk gevinst for energisystemet.

Lægemidler: lovende screening, ikke færdige behandlinger

Origin Quantum og USTC har udviklet et kvanteforstærket grafneuralt netværk på den superledende kvantecomputer Origin Wukong. I de rapporterede benchmarks steg nøjagtigheden i screeningen af antivirale HIV-lægemidler fra 73 til 97 procent. Forudsigelsen af lægemidler mod Alzheimers steg fra 64 til 70 procent.

Resultaterne er interessante, fordi de viser, hvordan kvanteberegning kan indgå i analyse af molekyler og udvælgelse af lovende kandidater. Men de dokumenterer ikke, at en kvantecomputer har udviklet et klinisk godkendt lægemiddel. Laboratorieforsøg, sikkerhedstest og kliniske studier er fortsat nødvendige, før en behandling kan tages i brug.

Sikker kommunikation er den mest modne anvendelse

Kvantekommunikation er Kinas tydeligste eksempel på en teknologi, der er på vej fra forskning til kommerciel drift. Landet har opbygget et nationalt kvantekommunikationsnetværk på mere end 10.000 kilometer, der skal fungere som robust, operatørdrevet infrastruktur frem for blot som et teknologisk demonstrationsnetværk.

Mere end 40 kinesiske storbyer har etableret lokale kvantekommunikationsnetværk. China Telecom Quantum Group tilbyder desuden tjenester med kvantenøglefordeling – på engelsk quantum key distribution eller QKD – til både privatpersoner og institutioner. Selskabet har rapporteret om mere end 7 millioner brugere og 5.000 organisationskunder.

QKD beskytter udvekslingen af krypteringsnøgler ved hjælp af kvantemekaniske egenskaber. Det betyder dog ikke, at alle andre dele af et kommunikationssystem automatisk er sikre. Udstyr, software, identitetskontrol og den øvrige cybersikkerhed skal stadig beskyttes på almindelig vis.

Kvantesensorer kan komme før kvantecomputeren

Inden for sundhed arbejder CIQTEK med et system til magnetokardiografi baseret på en kvantespin-magnetometerteknologi. Målet er hurtig og ikke-invasiv screening af hjerte-kar-sygdomme.

Eksemplet illustrerer en vigtig forskel mellem kvantecomputere og kvantesensorer. En sensor kan løse et afgrænset måleproblem uden at kræve en stor, fejlkorrigeret kvanteprocessor. Derfor kan sensorteknologi nå praktisk anvendelse tidligere end universelle kvantecomputere.

Den korte bane er hybrid – ikke en afløser

I Hefei kombinerer et hybridt datacenter en højtydende klassisk supercomputer med to superledende kvantecomputere og én kvantecomputer baseret på fangede ioner.

Arkitekturen afspejler den sandsynlige arbejdsdeling i de kommende år: Klassiske systemer håndterer fortsat dataforberedelse, styring, optimering, fejlhåndtering og størstedelen af beregningerne. Kvanteprocessorerne bruges som specialiserede acceleratorer til bestemte delopgaver.

Fuldt fejltolerante kvantecomputere er stadig flere år væk. Derfor er det ikke realistisk at se kvantemaskiner som en nært forestående erstatning for klassiske supercomputere. Den relevante sammenligning er i stedet, om en hybrid løsning kan løse en bestemt opgave bedre, hurtigere eller billigere end den bedste klassiske metode.

Hefei bygger et helt industrielt økosystem

Hefei i Anhui-provinsen er blevet et centrum for Kinas kvanteindustri. Byen har samlet mere end 100 kvanteorienterede virksomheder omkring universiteter, nationale laboratorier, hardwareproducenter, teleselskaber og kunder, der skal afprøve teknologien.

Anhui planlægger ifølge rapporterne at teste kvanteteknologier i hundredvis af virkelige anvendelsesscenarier og at oprette en fond på 10 milliarder yuan. Den type støtte kan gøre det billigere og mindre risikabelt for virksomheder at gennemføre pilotprojekter, før der findes et modent massemarked.

Uafhængige analyser vurderer samtidig, at Kinas kommercielle kvantekommunikation er mere moden end landets kvantecomputing og kvantesensorer. De peger også på sektorens tætte forbindelse til statslig finansiering og strategiske mål.

Fra kinesiske laboratorier til udenlandske markeder

Kinesiske virksomheder forsøger nu i stigende grad at eksportere hardware og teknologiske løsninger – ikke kun forskningsresultater. Origin Quantum har arbejdet med salg til udlandet, mens Thailands plan om at anskaffe landets første kvantecomputer baseret på fangede ioner peger på efterspørgsel efter installation, uddannelse, cloud-adgang og lokal udvikling af anvendelser.

Den internationale ekspansion er dog ikke uden begrænsninger. Eksportkontrol og geopolitiske spændinger kan begrænse både markeder og forsyningskæder.

Den nye test: skaber teknologien værdi?

Kinas kvanteindustri er dermed ved at ændre sit vigtigste spørgsmål. Det handler ikke længere kun om, hvorvidt en maskine kan demonstrere en kvantemekanisk effekt. Det handler om, hvorvidt teknologien kan:

• forbedre en vejrprognose
• reducere spild af vedvarende energi
• hjælpe med at prioritere lægemiddelkandidater
• beskytte en kommunikationstjeneste
• gøre en medicinsk screening hurtigere
• eller skabe et produkt, som kunder faktisk vil betale for.

Dokumentationen er stærkest inden for kvantekommunikation og kvantesensorer. Inden for kvantecomputing er resultaterne reelle, men de er fortsat afgrænsede, afhængige af hybride systemer og følsomme over for, hvordan de sammenlignes med effektive klassiske modeller. Skiftet fra laboratorium til marked er derfor i gang – men det er et gradvist skifte, ikke et tegn på, at kvantecomputeren allerede har overtaget den klassiske databehandling.