Kinas kvanteteknologi går fra laboratoriet til markedet

Kinas kvantesatsing er i ferd med å skifte fokus. Målet er ikke lenger bare å vise at en kvantedatamaskin kan utføre en bestemt oppgave, men å bygge systemer som faktisk kan tas i bruk av energiselskaper, sykehus, teleoperatører og andre kunder.

Kvantkommunikasjon og kvantesensorer er kommet lengst. Kvantedatabehandling gir foreløpig mer avgrensede resultater, ofte i kombinasjon med klassiske datamaskiner. Fullt feilkorrigerte kvantedatamaskiner er fortsatt flere år unna.

Fra værdata til energisparing

Et samarbeid mellom Fudan-universitetet og University of Science and Technology of China (USTC) har rapportert at kvantemaskinlæring kan gjøre det bedre enn store klassiske nevrale nettverk i enkelte reelle tidsserieoppgaver – blant annet varsling av temperatur og luftfuktighet i byområder.

Forskerne retter også arbeidet mot mer krevende meteorologiske oppgaver, som varsling av styrtregn og tyfoner. Det betyr ikke at kvanteteknologi allerede har erstattet dagens værmodeller, men at teknologien testes mot konkrete problemer med tydelige mål på presisjon.

Et annet eksempel kommer fra solkraft. Kvanteassistert prognostisering av solcelleproduksjon skal ha økt treffsikkerheten med rundt 5 prosent. Ifølge rapporteringen kan dette på sikt redusere behovet for å begrense solkraftproduksjonen med flere millioner kilowattimer i året. Det er nettopp denne typen kobling mellom en algoritmisk forbedring og en økonomisk gevinst som gjør teknologien interessant for kraftsektoren.

Legemiddelforskning: lovende, men ikke ferdige medisiner

Origin Quantum og USTC har utviklet en kvanteforsterket grafbasert nevrale nettverksmodell på den superledende kvantedatamaskinen Origin Wukong. I de rapporterte testene økte treffsikkerheten i screening av antivirale HIV-legemidler fra 73 til 97 prosent. For prediksjon av legemidler mot Alzheimer økte den fra 64 til 70 prosent.

Resultatene er interessante fordi legemiddelutvikling krever analyse av kompliserte forbindelser mellom atomer og molekyler. Men tallene er resultater fra beregningsmessig screening – ikke dokumentasjon på at en kvantedatamaskin har utviklet et klinisk godkjent legemiddel. Laboratorieforsøk, sikkerhetstesting og kliniske studier er fortsatt helt nødvendige.

Sikker kommunikasjon er den mest modne kommersielle grenen

Kina har bygget et nasjonalt kvantekommunikasjonsnettverk på over 10 000 kilometer. Hensikten er å gå fra nettverk som primært demonstrerer teknologien, til mer pålitelig infrastruktur i operativ drift.

Mer enn 40 kinesiske storbyer skal ha etablert lokale kvantekommunikasjonsnettverk. China Telecom Quantum Group tilbyr dessuten samtaletjenester basert på kvantenøkkeldistribusjon, eller QKD. Selskapet oppgir at løsningene brukes av over 7 millioner brukere og mer enn 5 000 organisasjoner.

QKD innebærer at krypteringsnøkler distribueres ved hjelp av kvantemekaniske prinsipper. Det er likevel viktig å være presis: QKD gjør ikke automatisk alle deler av et kommunikasjonssystem sikre. Utstyr, programvare, identitetskontroll og andre deler av infrastrukturen kan fortsatt ha sårbarheter.

Kvantesensorer kan bli nyttige før kvantedatamaskiner

CIQTEK utvikler et system for magnetokardiografi basert på en kvantespinnmagnetometer. Teknologien er ment å kunne brukes til rask og ikke-invasiv undersøkelse av hjerte- og karsystemet.

Dette illustrerer en viktig forskjell mellom teknologigrenene. En kvantesensor kan løse et avgrenset måleproblem uten at man først må bygge en stor, feilkorrigert kvantedatamaskin. Derfor kan sensorer nå praktisk bruk tidligere enn allmenne kvantedatamaskiner.

Kvantedatamaskinen blir en spesialisert medspiller

I Hefei kombinerer et hybridsenter en høyytelses klassisk superdatamaskin med to superledende kvantedatamaskiner og én kvantedatamaskin basert på fangede ioner.

Arkitekturen sier mye om hvordan teknologien sannsynligvis vil brukes de nærmeste årene. Klassiske systemer håndterer fortsatt dataklargjøring, styring, optimalisering, feilhåndtering og mesteparten av beregningene. Kvanteprosessoren brukes som en spesialisert akselerator på utvalgte delproblemer.

Dermed er det lite realistisk å se for seg at kvantedatamaskiner snart skal erstatte klassiske superdatamaskiner. Fullt feilkorrigerte maskiner er fortsatt flere år unna, og dagens resultater må vurderes opp mot sterke klassiske metoder og tydelige referanseverdier.

Hefei bygger et helt industrimiljø

Over 100 kvantebedrifter er samlet i Hefei, blant dem selskaper innen maskinvare, programvare, kommunikasjon og måleteknologi. Miljøet knytter sammen universiteter, nasjonale laboratorier, teleoperatører, teknologiselskaper og mulige sluttbrukere.

Anhui-provinsen skal samtidig planlegge tester av kvanteteknologi i hundrevis av praktiske brukssituasjoner. En planlagt fond på 10 milliarder yuan skal bidra til å finansiere utvikling og pilotprosjekter. Slik støtte kan redusere kostnadene og risikoen for selskaper som vil prøve ut teknologien før et modent massemarked er på plass.

Uavhengige analyser beskriver Kinas kommersielle kvantekommunikasjon som mer moden enn landets kvantedatabehandling og kvantesansing. Samtidig understrekes det at sektoren er tett knyttet til statlig finansiering og nasjonale strategiske mål.

Fra kinesiske laboratorier til utenlandske markeder

Kinesiske selskaper forsøker nå å eksportere både maskinvare og tjenester, ikke bare forskningsresultater. Origin Quantum har arbeidet med salg til utenlandske markeder, mens Thailands planer om landets første kvantedatamaskin basert på fangede ioner peker mot etterspørsel etter utenlandsk utstyr, opplæring, skytjenester og lokal applikasjonsutvikling.

Den internasjonale ekspansjonen er likevel ikke uten hindringer. Eksportkontroll og geopolitiske spenninger kan begrense både markeder og tilgang til komponenter og leverandørkjeder.

Den nye testen er samfunnsnytte

Kinas kvantesektor beveger seg altså fra enkeltstående demonstrasjoner av «kvantefordel» til hybride systemer, industrielle piloter og tjenester som kan kjøpes av kunder.

Det avgjørende spørsmålet er ikke lenger bare om en maskin kan demonstrere en kvanteeffekt. Det er om teknologien kan gi bedre værprognoser, redusere energisvinn, gjøre det enklere å rangere legemiddelkandidater, sikre en kommunikasjonstjeneste eller forbedre medisinsk screening.

Dokumentasjonen er foreløpig sterkest innen kvantkommunikasjon og sansing. Innen kvantedatabehandling finnes det lovende og målbare resultater, men de er fortsatt spesifikke for bestemte bruksområder, avhengige av klassiske systemer og må sammenlignes nøye med gode klassiske alternativer.