Vad är en kvantdator? Effekter för företag

01Vad är en kvantdator?

Alla datorer vi använder, från telefonen till servern i datacentret, bearbetar information med enheter som kallas bitar. Varje bit är antingen 0 eller 1, och beräkningar sker genom att miljarder bitar snabbt ändras.

Kvantberäkning använder i stället kvantmekanikens regler, som styr subatomära partiklars beteende, för beräkningar. Här är grundenheten qubit, och en qubits beteende skiljer sig i grunden från en klassisk bit. Den skillnaden kan i vissa problem öppna för beräkningar som i praktiken inte går att lösa med klassiska metoder.

Låt oss reda ut ett viktigt missförstånd direkt: en kvantdator är inte en snabbare version av dagens dator. För att läsa e-post, öppna en webbplats eller köra ett bokföringsprogram behövs ingen kvantdator, och det kommer det inte att göra.

02Vad är en qubit och hur skiljer den sig från en bit?

För att förstå vad en qubit är räcker det att känna till tre begrepp. De är djupa ämnen ur fysikens synvinkel, men logiken bakom dem går att förklara enkelt.

Superposition

En klassisk bit är antingen 0 eller 1. En qubit kan däremot, tills den mäts, befinna sig i ett tillstånd där 0 och 1 finns samtidigt med vissa sannolikheter. Det kallas superposition. När en mätning görs landar qubiten i ett enda resultat, 0 eller 1.

Sammanflätning

Två eller fler qubits kan kopplas samman så att det ena tillståndet inte kan beskrivas oberoende av det andras. Den här sammanflätningen gör att qubits tillsammans kan representera ett mycket rikare tillståndsrum.

Interferens

Kvantalgoritmer ordnar sannolikheterna så att de förstärker eller släcker ut varandra som vågor. Sannolikheten för rätt svar ökas och sannolikheten för fel svar minskas. En kvantdators kraft kommer inte av att den prövar varje möjlighet en och en, utan av den här interferensen.

03Vad används en kvantdator till?

Det ärliga svaret på frågan vad en kvantdator används till: den ger fördelar i problem med viss matematisk struktur. De områden som forskare ägnar mest uppmärksamhet är:

• Material- och kemisimulering: Molekylers beteende är till sin natur kvantmekaniskt; ett lovande område för forskning om nya läkemedel, batterier och katalysatorer.
• Optimering: Problem med många variabler som logistikrutter, produktionsplanering och portföljfördelning studeras; den praktiska fördelen är ännu på forskningsstadiet.
• Kodknäckning: Shors algoritm kan i en tillräckligt stor och felfri kvantdator knäcka dagens vanliga krypteringsmetoder med öppen nyckel.
• Sökproblem: Grovers algoritm ger en kvadratrotsacceleration vid ostrukturerade sökningar.
• Maskininlärning: Kvantmetodernas bidrag till vissa inlärningsproblem undersöks, men resultaten är ännu på ett tidigt stadium.

04Vad säger den realistiska tidsplanen?

Dagens kvantdatorer fungerar, men har allvarliga begränsningar. Qubits störs av den minsta påverkan från omgivningen; det kallas dekoherens. Många system måste hållas vid temperaturer nära absoluta nollpunkten och beräkningarna har en felmarginal.

Därför är branschens egentliga mål att bygga felresistenta kvantdatorer som korrigerar sina egna fel. För det krävs att många fysiska qubits går ihop och bildar en enda tillförlitlig logisk qubit. Experterna gör olika bedömningar av när den tröskeln nås; det går inte att ange ett exakt datum.

Den realistiska bilden är den här: kvantberäkning kommer under de närmaste åren att röra sig från forskningslaboratorier mot industrin, och de första konkreta fördelarna syns troligen inom områden som kemi och materialvetenskap. Det förväntas inte att den på kort sikt direkt förändrar den dagliga driften i ett litet eller medelstort företag.

05Kvantdatorer och risken för kryptering

Den mest konkreta sidan av kvantdatorer för företag är säkerheten. Säkra anslutningar på internet, digitala signaturer och många autentiseringsmetoder bygger på kryptering med öppen nyckel, som RSA och elliptiska kurvor. En tillräckligt kraftfull kvantdator kan knäcka de här metoderna.

Det är ännu inte möjligt, men det finns steg som bör tas redan idag. Det finns nämligen en risk som kallas samla nu, dekryptera senare: en angripare kan spara krypterad data idag och vänta på att dekryptera den när kvantmöjligheten finns. För data som måste hållas hemlig i många år är det en allvarlig fråga.

De metoder som utvecklats mot det kallas kvantsäker kryptering. Det amerikanska standardiseringsinstitutet NIST har standardiserat nya algoritmer inom området; detaljerna finns på NIST:s sida om post-kvantkryptografi. Ämnet med dess tekniska detaljer har vi behandlat i texten om post-kvantkryptografi.

06Hur får man tillgång till kvantberäkning?

Att köpa en kvantdator är varken nödvändigt eller praktiskt för ett företag. Stora molnleverantörer och forskningsföretag erbjuder åtkomst till kvanthårdvara via molnet. Utvecklare kan med öppna bibliotek skriva små kvantkretsar och köra dem på riktig hårdvara eller i en simulator.

Den åtkomstmodellen visar att kvantberäkning, liksom edge computing och molntjänster, kommer att konsumeras som en tjänst. För företag betyder det: i stället för att bygga förmågan själva hyr du den när behovet finns; det verkliga värdet ligger i att definiera problemet rätt.

Som tabellen visar är de två teknikerna inte konkurrenter utan komplement. I det typiska framtida scenariot sköter klassiska system det mesta av arbetet och bara lämpliga delproblem skickas till kvantprocessorn, precis som grafikprocessorer idag tar över vissa beräkningar.

07Vad bör företag göra idag?

Förberedelserna för kvantåldern börjar med dagens säkerhet och infrastrukturhygien. Det finns ingen anledning till panik, men att-göra-listan kan sammanfattas så här:

1. Avgör vilka data som måste hållas hemliga i många år.
2. Fråga om programvaror och leverantörer du använder håller sina krypteringsmetoder uppdaterade.
3. Gör regelbundna uppdateringar av server, SSL och bibliotek; de nya algoritmerna kommer med de uppdateringarna.
4. Föredra en flexibel mjukvaruarkitektur där krypteringsmetoden lätt kan bytas.
5. Glöm inte dagens verkliga hot, till exempel ransomware-attacker; för de flesta företag är det fortfarande den verkliga risken.

08Hur ser Aurora på det här?

Som Aurora Yazılım har vi som princip att rekommendera företag teknik som är nyttig idag, utan att överdriva framtiden. Som vi berättar på sidan om oss har vi i många år utvecklat webb, e-handel och branschprogramvara, och vi låter varje ny teknik passera det filtret.

Kvantberäkning är för de flesta företag idag inte en investeringsfråga utan en fråga om medvetenhet. Det som bör göras idag är en uppdaterad och säker e-handelsplattform, en server med regelbundet underhåll och en webbplats som följs upp inom hastighet och prestanda. Dagens verkliga hot har vi förklarat i vår guide om ransomware.

Vill du bygga en uppdaterad och hållbar arkitektur för ditt företags programvarubehov kan du titta på våra branschanpassade programvarulösningar eller rådgöra med vårt team via kontaktsidan.