Kvantefysikk spiller selvfølgelig en rolle i klassisk databehandling, og styrer oppførselen til halvledere. Men for de fleste fagfolk kan disse kvanteeffektene reduseres, og de har liten innvirkning på det daglige arbeidet til en programvareutvikler, systemintegrator eller sikkerhetsarkitekt.
Dette endrer seg i kvanteberegningens tid. Evnen til å forstå og bruke kvanteinformasjonsteori vil bli en ressurs når kvantedatamaskiner blir kommersielle. Som i den klassiske epoken kan den grunnleggende vitenskapen være skjult av abstraksjon, men et grep om kvanteteori vil være en fordel for den kvanteklare IT-profesjonelle.
Heldigvis, ved siden av den utrolige vitenskapen og ingeniørkunsten som gjør kvantedatamaskiner til en realitet, jobbes det allerede med å gjøre kvanteteori tilgjengelig for alle. Dette vil være et av de viktigste bidragene fra britiske informatikere når vi går inn i kvantetiden.
Kvantedatabehandling er her
Som et ekko av fødselen til klassisk databehandling, begynte utviklingen av kvantedatabehandling med tverrfaglig forskning i universitetsfysikk-, matematikk- og informatikkavdelinger.
Tidlige pionerer i USA, Europa og Storbritannia unnfanget og bygde deretter fundamenter som senere har blitt utvidet av industrielle innovatører. Mange av de ledende kvantedatabedriftene, som IBM, Google, Amazon eller Quantinuum, har veldokumenterte veikart som viser hvordan de vil takle de tekniske utfordringene som ligger foran oss.
Det er nå en høy grad av tillit til at dagens teknologi, som ofte beskrives som ‘støyende’, snart vil tilby fordeler på visse områder som molekylær- og materialvitenskap, selv før spørsmål om ‘støy’ eller ‘feil’ er løst. Ankomsten av universelle feiltolerante (UFT) kvantedatamaskiner kan være et stykke unna, men applikasjoner som tilbyr økonomiske og kommersielle fordeler kommer sannsynligvis år før vi når den terskelen.
Som i det klassiske domenet fortsetter britiske og britiske informatikere å spille en ledende rolle i utviklingen av maskinvare, programvare og det vitenskapelige grunnlaget. Og som før vil rollen til pålitelige IT-fagfolk være avgjørende for at bedrifter skal ta i bruk disse nye teknologiene.
Likevel gir ikke leksjonene fra den klassiske epoken en perfekt guide til veien videre. Det er viktige forskjeller i måten kvantedatabehandling har utviklet seg på, som skiller den fra fremveksten av klassisk databehandling. For det første er kvanteberegning mindre godt definert enn klassisk var på et lignende stadium av utviklingen. Det er helt forskjellige arkitekturer, som hver gir forskjellige tekniske utfordringer og beregningsmodeller.
Ulike modaliteter kan lykkes på forskjellige domener og produsere verktøy som vil være designet for å fungere sammen med klassiske datamaskiner. Alt dette, kan vi hevde, vil gjøre rollen til kvante-IT-profesjonelle langt viktigere og mangfoldige, selv enn rollen datateknikere har spilt i den generelle bruken av klassisk databehandling.
Hva trenger en kvante-IT-profesjonell å vite?
Bortsett fra den opptråkkede veien med å beskrive kvantedatamaskiner i form av konsepter som superposisjon, sammenfiltring og interferens, er det viktigste en kvante-IT-profesjonell trenger å vite at kvantedatamaskiner er bygget ved hjelp av kvantebiter, eller qubits.
Det finnes mange typer qubit, for eksempel fangede ioner, superledende kretser eller fotoner. Hver har sine fordeler og ulemper, for eksempel større sammenfiltring eller lengre koherenstider (før de gir etter for feil). Det er for tidlig å erklære en eller annen tilnærming som en vinner, og det kan hende at flere tilnærminger lykkes for ulike bruksområder.
Kvanteberegningsteam har utviklet teknikker for å kontrollere disse qubitene og bruke dem til beregning. Kvanteeffektene til qubitene er det sentrale trekk ved operasjonene i en kvantedatamaskin. Ved å kode riktig type problem på en slik måte at den utnytter disse kvanteeffektene, kan et system av qubits, under de rette forholdene, gi et resultat.
Hvor kvantedatamaskiner kan utmerke seg
Mye av forskningen innen kvantedatabehandling går i dag til å forstå problemene kvantedatamaskiner kan være best egnet til å løse. To klasser er kjent: kvantesystemer som kjemiske prosesser, og komplekse høydimensjonale matematiske problemer, for eksempel kombinatorisk optimalisering.