Google har markert et historisk vendepunkt innen kvanteberegning. Selskapet har avduket Quantum Echoes, en revolusjonerende algoritme som kan løse komplekse problemer 13 000 ganger raskere enn verdens kraftigste superdatamaskiner. For første gang går kvantedatamaskinen fra teori til konkrete, praktiske bruksområder innen medisin, kjemi og materialvitenskap.
Quantum Echoes: Hva er denne revolusjonerende algoritmen?
Quantum Echoes-algoritmen representerer et stort framsteg innen kvanteberegning. Algoritmen, som er utviklet av Google Quantum AI og publisert i det prestisjetunge tidsskriftet Nature, er den første i verden som demonstrerer et verifiserbart kvanteovertak. I motsetning til Googles tidligere demonstrasjoner fra 2019, som løste rent teoretiske problemer, åpner Quantum Echoes veien for reell bruk som forandrer vitenskapelig forskning.
Prinsippet bygger på tidsutenforliggende korrelatorer (OTOC), et avansert fysisk konsept som måler hvordan en forstyrrelse brer seg gjennom et kvantesystem. Hartmut Neven, leder for Google Quantum AI, sammenligner teknikken med et ultrapresist ekkolodd: der et vanlig ekkolodd bare oppdager et vrak på havbunnen, kan Quantum Echoes lese identifikasjonsskiltet festet til skroget.
Algoritmen fungerer i tre presise trinn. Først sender forskerne et spesifikt signal inn i brikkens kvantesystem. Deretter forstyrrer de bevisst ett enkelt qubit, som fungerer som en «kvantesommerfugl». Så reverserer de utviklingen i systemet, som om man spolte tilbake en video, og «lytter» til det kvanteekkoet som oppstår. Dette ekkoet avslører med enestående presisjon hvordan forstyrrelsen har spredt seg gjennom hele prosessoren.
Ytelser som knuser rekordene
Resultatene av Quantum Echoes er spektakulære. Algoritmen løste på noen timer et problem som ville ha krevd omtrent 3,2 års beregning på Frontier, den kraftigste superdatamaskinen i drift i dag. Denne akselerasjonen på 13 000 ganger markerer et stort kvalitativt sprang i beregningskapasiteten som er tilgjengelig for vitenskapelig forskning.
Algoritmen kjører på Willow-brikken, utviklet av Google og annonsert i desember 2024. Denne brikken, utstyrt med 105 superledende qubiter, viser enestående tekniske ytelser: en troskap på 99,97 % for enkeltqubit-porter, 99,88 % for to-qubit-porter og 99,5 % for avlesning. Disse bemerkelsesverdige presisjonsnivåene gjorde det mulig for teamet å utføre en trillion målinger under Quantum Echoes-prosjektet.
Hartmut Neven understreket under en pressekonferanse at «dette er første gang i historien at en kvantedatamaskin kjører en verifiserbar algoritme som overgår superdatamaskinenes kapasitet». Denne verifiserbarheten utgjør en grunnleggende forskjell fra tidligere kunngjøringer: resultatene kan reproduseres på andre kvanteplattformer og valideres gjennom reelle fysiske eksperimenter.
Konkrete anvendelser: Fra kjemi til medisin
Det mest lovende aspektet ved Quantum Echoes ligger i de umiddelbare praktiske anvendelsene. Google har vist at algoritmen kan revolusjonere kjernemagnetisk resonans (NMR), en grunnleggende teknikk som brukes til å bestemme strukturen til molekyler innen kjemi og biologi.
I samarbeid med University of California, Berkeley testet forskerne Quantum Echoes på to virkelige molekyler med henholdsvis 15 og 28 atomer. Resultatene avdekket strukturell informasjon som er umulig å oppnå med klassiske metoder. Tom O’Brien, medlem av Google Quantum AI-teamet, forklarer: «Vi bygger en lengre molekylær linjal», som gjør det mulig å måle avstander mellom fjerntliggende atomer utover dagens grenser.
Teknikken simulerer atomkjernenes «spinn» ved hjelp av qubiter. Disse spinnene fungerer som små magneter, og deres magnetiske vekselvirkninger avslører molekylstrukturen. Quantum Echoes kan hente ut langdistanse-vekselvirkninger og gi mer strukturell informasjon enn det er mulig å oppnå med NMR alene.
De identifiserte bruksområdene omfatter:
- Oppdagelse av nye legemidler: presis modellering av komplekse kjemiske reaksjoner og molekylære interaksjoner for å akselerere legemiddelutviklingen
- Médecine personnalisée : compréhension approfondie des mécanismes des maladies et capacité de diagnostic précoce basée sur l’analyse moléculaire
- Materialvitenskap: utvikling av innovative materialer med spesifikke egenskaper for industri, elektronikk og energi
- Avanserte batterier: forbedring av teknologier for energilagring gjennom en grundig forståelse av elektrokjemiske prosesser
- Energi med lav utslipp : utvikling av løsninger for fusjonsenergi og andre bærekraftige energiteknologier
Ashok Ajoy, kjemiker ved Berkeley og samarbeidspartner i prosjektet, understreker: “Dette viser kraften til en kvantedatamaskin. Vi er fortsatt i startfasen, men utsiktene er spennende”. Google forventer at reelle anvendelser som er umulige på klassiske datamaskiner vil være i drift om fem år.
Verifiserbar kvantefordel: en verdensførsteprestasjon
Det som i grunnleggende grad skiller denne kunngjøringen fra tidligere påstander om «kvantesupremati» er dens verifiserbarhet og reproduserbarhet. Denne verifiserbarheten bygger på to sentrale pilarer som sikrer påliteligheten til de oppnådde resultatene.
For det første, reproduserbarhet på andre kvanteplattformer : beregningene utført av Quantum Echoes kan bekreftes ved å kjøre den samme algoritmen på en annen kvantedatamaskin med sammenlignbar ytelse. Denne muligheten for uavhengig verifisering fjerner tvil om gyldigheten av resultatene og markerer et brudd med tidligere demonstrasjoner, hvis utdata ikke kunne bekreftes.
For det andre, validering gjennom fysiske eksperimenter : forutsigelsene fra Quantum Echoes kan testes ved å stille spørsmål direkte til naturen gjennom eksperimenter som involverer reelle kvanteeffekter, for eksempel NMR-målinger på ekte molekylære prøver. Denne forankringen i eksperimentell fysikk gir resultatene en uimotsagt vitenskapelig legitimitet.
Likevel opprettholder det vitenskapelige miljøet en metodisk forsiktighet. Dries Sels, kvantefysiker ved New York University, mener at «bevisbyrden bør være høy» og at selv om artikkelen gjør «et seriøst arbeid» ved å teste ulike klassiske algoritmer, finnes det ingen formell bevis for at en mer effektiv klassisk algoritme ikke eksisterer.
James Whitfield, kvantefysiker ved Dartmouth College, anerkjenner det imponerende tekniske fremskrittet, men mener det er «litt overdrevet å tro at dette plutselig vil løse et økonomisk levedyktig problem». Disse forbeholdene speiler den sunne skepsisen i det vitenskapelige miljøet overfor sensasjonelle kunngjøringer, samtidig som de anerkjenner det reelle fremskrittet som er gjort.
Willow-brikken: den teknologiske motoren bak revolusjonen
Quantum Echoes kunne ikke eksistert uten Willow-brikken, kvanteprosessoren utviklet av Google og presentert i desember 2024. Brikken representerer kulminasjonen av år med forskning på superledende kretser, en teknologi hvis teoretiske grunnlag ga Nobelprisen i fysikk 2025 til John Clarke, Michel Devoret og John Martinis.
Willow utmerker seg med 105 superledende kubitter som opererer ved temperaturer nær det absolutte nullpunkt (rundt -273 °C). Disse kubittene fungerer som makroskopiske «kunstige atomer» som kan opprettholde kvantesuperposisjoner lenge nok til å utføre komplekse beregninger.
Quantumdatamaskin med supraledende qubits avkjølt av et fortynningskjøleskap for drift ved ultralav temperatur
Willows tekniske ytelse er eksepsjonell. T1-koherenstiden, som måler hvor lenge qubitene kan beholde en kvanteeksitasjon, nærmer seg 100 mikrosekunder. Denne økte stabiliteten, kombinert med driftshastigheter på en størrelsesorden av titalls til hundrevis av nanosekunder, gjør det mulig å kjøre avanserte algoritmer som krever mange påfølgende operasjoner uten en overdreven feilopphopning.
Et avgjørende aspekt ved Willow gjelder fremskritten innen kvantefeilkorrigering. Google har demonstrert en eksponentiell reduksjon av feilraten ved å øke størrelsen på qubit-nettverkene, fra 3×3- til 7×7-rutenett, og halvere feilen for hvert trinn. Denne prestasjonen, kjent som «under terskelen»-ytelse (below threshold), representerer en stor utfordring som forskere har forsøkt å løse siden Peter Shor introduserte kvantefeilkorrigering i 1995.
Den globale konkurransen intensiveres
Google er ikke alene om denne strategisk viktige teknologiske kappløpet. IBM fortsetter sin egen utvikling med en ambisiøs veikart frem til 2033. Selskapet publiserte i juni 2025 et rammeverk som beskriver veien mot en feiltolerant kvantedatamaskin innen 2029. IBM mener fast at de første demonstrasjonene av kvantefordel på sine plattformer vil skje innen slutten av 2026.
IBM utvikler for tiden prosessorer som Nighthawk (120 qubits) og Heron (156 qubits), og sistnevnte driver den første IBM Quantum System Two som er satt i drift i Europa, i San Sebastián i Spania. Selskapet sikter mot over 4 000 qubits innen 2025 med sin modulære arkitektur, og fokuserer på å forbedre kretsenes kvalitet slik at de kan kjøre 5 000 porter med parametriske kretser.
Microsoft, Amazon og Intel deltar også aktivt i denne konkurransen. Innovative franske selskaper bidrar med lovende alternative tilnærminger. Alice & Bob hentet inn 100 millioner euro i januar 2025 for sin teknologi med «kattequbits», som naturlig fjerner bitinversjonsfeil, en av de to hovedtypene kvantefeil. Quandela utvikler fotoniske qubits, mens Pasqal utforsker nøytrale atomer og C12 Quantum Electronics arbeider med spinn-qubits i karbonnanorør.
Kina investerer massivt med over 15,2 milliarder dollar i kvanteforskning, noe som understreker geopolitiske og digitale suverenitetsutfordringer. Denne intense internasjonale konkurransen gjør kvanteinformatikk til en strategisk prioritet for de store teknologimaktene.
De tekniske utfordringene som består
Til tross for dette spektakulære gjennombruddet gjenstår flere store hindringer før kvantedatamaskiner blir praktiske verktøy i stor skala. Anvendelsen av Quantum Echoes på mer komplekse molekylære systemer vil kreve maskinvare som er enda mindre støyende, eller mer avanserte metoder for feilkorrigering.
Stabiliteten til qubitene er fortsatt en grunnleggende utfordring. Qubitene krever ekstremt lave temperaturer, nær det absolutte nullpunkt, for å fungere riktig. Enhver termisk fluktuasjon kan forårsake feil i systemet og true beregningene. Dette kravet gjør kvantedatamaskiner komplekse og kostbare å drifte.
Skalerbarhet utgjør en annen betydelig hindring. Å øke antallet qubits samtidig som kvantekoherensen og forbindelsene mellom qubitene opprettholdes, er en betydelig teknisk utfordring. Eksperter anslår at en million qubits vil være nødvendig for å utføre beregninger som virkelig kan utnyttes på alle områder, mens de mest avanserte maskinene i dag når noen tusen qubits på det meste.
Quantenfeilkorrigering har også en høy pris: ett enkelt logisk qubit krever mellom 100 og 10 000 fysiske qubits, avhengig av teknologien som brukes. I tillegg har en korrigering fra februar 2025 påpekt at Willow bare implementerer korrigering av kvantehukommelsen og ikke ennå full korrigering av de logiske portene som er nødvendige for å oppnå eksponentiell akselerasjon i alle typer kvanteberegninger.
Utviklingen av spesifikke kvantealgoritmer for hvert anvendelsesområde er fortsatt et åpent arbeidsfelt. Kvanteberegning er ikke ment å erstatte klassiske datamaskiner for alle oppgaver, men snarere å realisere andre algoritmer, som er uegnet for tradisjonell binær databehandling.
Innvirkning på kunstig intelligens og cybersikkerhet
Fremskritt innen kvanteberegning har dype konsekvenser for to kritiske teknologiske områder. For kunstig intelligens kan kvantedatamaskiner akselerere treningen av komplekse modeller betydelig og åpne nye muligheter innen maskinlæring.
Google håper at Quantum Echoes kan generere nye, unike kvantedatasett, særlig nyttige på områder som livsvitenskap, der data av god kvalitet for å trene KI-modeller er sjeldne. Denne evnen til å skape verifiserbare kvantedata kan endre måten vi utvikler de mest avanserte KI-systemene på, særlig for molekylær simulering og legemiddelutvikling.
Når det gjelder cybersikkerhet, reiser fremskrittene alvorlige bekymringer for dagens krypteringssystemer. «Q-Day», det fryktede øyeblikket da en kvantedatamaskin vil kunne knekke tradisjonelle asymmetriske algoritmer som RSA og ECC ved hjelp av Shors algoritme, er ikke lenger et rent teoretisk scenario, men har blitt en konkret strategisk bekymring.
I 2024 har institusjoner som NSA, ANSSI og NIST intensivert sine anbefalinger om å gå over til løsninger for postkvantekryptografi. NIST har blant annet valgt ut flere kryptografiske standarder som er anerkjent for å være motstandsdyktige mot kvanteangrep, og dermed lagt grunnlaget for et nytt sikkerhetsrammeverk for kvantetiden. Overgangen til krypteringsprotokoller som tåler kvanteangrep representerer en stor utfordring for den globale digitale infrastrukturen.
Googles veikart mot 2029
Lanseringen av Quantum Echoes inngår i Google Quantum AIs ambisiøse veikart som peker mot en feiltolerant kvantedatamaskin som er fullt operativ innen 2029. Dette veikartet har seks største milepæler fordelt på to parallelle og utfyllende spor.
Det maskinvarebaserte sporet fokuserer på å bygge logisk pålitelige qubits og den gradvise utvidelsen av kvantemaskinene. Google har allerede passert to viktige milepæler: demonstrasjonen av kvantesuperioritet i 2019 med prosessoren Sycamore, og de nylige fremskrittene innen kvantefeilkorrigering med Willow.
Det programvarebaserte sporet forsøker å utvikle algoritmer som gir en målbar og tydelig fordel i reelle sammenhenger. Lanseringen av Quantum Echoes markerer Googles første store seier på dette sporet, og demonstrerer den første algoritmen med en verifiserbar kvantefordel som kan brukes på konkrete vitenskapelige problemer.
Hartmut Neven har uttalt at «det dere ser i dag er en milepæl på programvaresporet», noe som bekrefter at Google går fremover på begge teknologiske fronter samtidig. De fire gjenværende milepælene i veikartet vil kombinere kontinuerlige maskinvareforbedringer med utviklingen av stadig kraftigere og mer praktiske algoritmer.
2025 : l’année charnière du quantique
L’année 2025 apparaît comme une année décisive pour l’informatique quantique. Nous assistons à une transition fondamentale : le passage de la recherche fondamentale en laboratoire vers des expérimentasjoner i praktiske sammenhenger. Denne utviklingen hjelper bedrifter og forskningsinstitusjoner med å bedre forstå de konkrete bruksområdene for denne revolusjonerende teknologien.
Sektorer som er avhengige av høytytende databehandling begynner å integrere kvantesystemer i sin eksisterende infrastruktur. Finanssektoren utforsker anvendelser innen porteføljeoptimalisering og risikovurdering. Logistikkbransjen tester kvantealgoritmer for å løse optimaliseringsproblemer i forsyningskjeder. Kjemi- og farmasiindustrien investerer i kvantemolekylær simulering for å akselerere oppdagelsen av nye forbindelser.
Aneesh Raghavan, professor ved UCLA, oppsummerer godt betydningen av denne perioden: “Dette er et viktig teknologisk gjennombrudd. Vi har hørt mye om maskinvarefremskritt på dette feltet, og en stund var jeg bekymret for at algoritmene ikke holdt tritt. Men de har vist at det ikke er tilfellet”.
Denne konvergensen mellom maskinvarefremskritt og algoritmisk utvikling markerer et psykologisk og teknologisk vendepunkt. Kvanteinformatikk beveger seg gradvis fra å være et futuristisk løfte til å bli en fremvoksende teknologisk virkelighet med konkrete anvendelser på kort og mellomlang sikt.
Konklusjon: en revolusjon er i gang
Googles kunngjøring om Quantum Echoes representerer uten tvil en historisk milepæl i utviklingen av praktisk kvanteinformatikk. For første gang demonstrerer en kvantealgoritme ikke bare en massiv hastighetsfordel over de kraftigste klassiske superdatamaskinene, men tilbyr også en tydelig og verifiserbar vei mot konkrete vitenskapelige og industrielle anvendelser.
Veien mot en fullt operativ og feiltolerant kvantedatamaskin er fortsatt lang og full av komplekse tekniske utfordringer. Som forskerne hos Google har understreket, vil det å nå deres endelige mål kreve forbedringer på flere størrelsesordener når det gjelder ytelse og systemskala, med millioner av komponenter som må utvikles og modnes.
Likevel har vi med Quantum Echoes passert en avgjørende psykologisk og teknologisk terskel. Vi går fra imponerende teoretiske demonstrasjoner uten praktisk nytte til potensielle konkrete anvendelser som, i løpet av de neste fem til ti årene, kan endre vår evne til å løse noen av de mest komplekse problemene menneskeheten står overfor.
Oppdagelsen av nye livreddende medisiner, utviklingen av revolusjonerende materialer, utviklingen av ren energi og den dype forståelsen av de molekylære mekanismene i livet er ikke lenger fjerne løfter. Med Quantum Echoes har Google nettopp vist at den praktiske kvantetiden har begynt.
Hold deg oppdatert på de siste fremskrittene innen kvanteinformatikk og oppdag hvordan denne teknologiske revolusjonen kan forandre din bransje. Følg våre grundige analyser og eksklusive nyheter om nye teknologier.
