– Kvanteteknologi endrer spillereglene. Oppgaver som ville tatt klassiske datamaskiner enormt lang tid å løse, kan i noen tilfeller gjøres på en brøkdel av tiden med en kvantedatamaskin, sier Emma Storberg.
Hun har bakgrunn fra honoursprogrammet i matematikk ved Universitetet i Oslo, og skriver master om kvanteteknologi. Fra høsten kan nye studenter starte rett på bachelorprogrammet.
– Kvanteteknologi er ikke ett fag, men flere på én gang. Du må kunne matematikk, men du må også forstå fysikk og informasjonsteknologi. Det er nettopp det som gjør det så spennende, sier hun.
Kan undergrave mye av dagens sikkerhet
Veien til å skrive master om kvanteteknologi var ikke nødvendigvis gitt.
– Jeg har programmert mye, men er egentlig matematiker i bunn, forklarer hun.
Litt tilfeldig tok hun et fag i kvanteberegninger. Sammen med flere sikkerhetsfag førte det til en sommerjobb ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI). Nå skriver hun masteroppgaven sin i samarbeid med FFI.
– Når man snakker om kvanteteknologi, er veien ofte kort til cybersikkerhet. Hvorfor det?
– Mange av internettets byggesteiner er i dag basert på protokoller og algoritmer som matematisk sett er veldig vanskelig å løse. Det finnes så mange muligheter for hemmelige nøkler at det er umulig å teste alle. Det ville tatt milliarder av år, sier Emma.
Men det er med dagens datamaskiner.
Bankkontoer. Digitale nøkler. Statshemmeligheter. Samfunnskritiske systemer som energi, transport og forsvar. Krypteringer som beskytter alt dette, kan på sikt utfordres av kvantedatamaskiner.
– Det betyr også at det kan det bli nødvendig å utvikle nye måter å beskytte informasjon og systemer på.
Denne høsten lanserer UiO et nytt studie om kvanteteknologi. Det tverrfaglige programmet kombinerer matematikk, kjemi, informatikk og fysikk. Les mer om kvanteteknologi her.
Helt på grensen av dagens forskning
Hun understreker at kvanteteknologi fortsatt er et felt i utvikling. Selv om forskere har kjent til mye av potensialet innen cybersikkerhet i flere tiår, er det en løype som gås opp fra dag til dag.
– I masteroppgaven min jobber jeg helt på grensen av dagens forskning, sier hun.
Det betyr at det finnes få ferdige svar å lene seg på. Mye av arbeidet handler derfor om å finne nye løsninger.
– Det kan være frustrerende, fordi jeg ikke kan gå tilbake og finne alle svar i kilder. Men det er også spennende. Hvis jeg lykkes med det jeg forsker på, så vil det faktisk være et fremskritt for feltet.
Snakk om langt mer regnekraft
I masteroppgaven forsker Emma på feilkorrigering av kvantedatamaskiner. Et område som er avgjørende for at teknologien skal kunne brukes i praksis.
– Mange tror at kvantedatamaskiner er som en vanlig datamaskin, bare mye kraftigere. Det er en vanlig misforståelse, sier Emma.
Kvantedatamaskiner fungerer på en annen måte. Der klassiske systemer bygger på binære verdier (null og én), arbeider kvantedatamaskiner med såkalte superposisjoner. En kvantetilstand kan være både null og én samtidig.
Det gir tilgang til et langt større beregningsrom enn i tradisjonelle datamaskiner. Samtidig gjør det teknologien spesielt egnet for spesifikke typer oppgaver.
– Kryptering og digital sikkerhet er ett slikt område. Helse er et annet, der kvantedatamaskiner kan simulere store molekyler og gjøre det lettere å utvikle nye medisiner.
Satses tungt på kvanteteknologi
Kvanteteknologi kan ikke «legges oppå» dagens digitale systemer. Skal den tas i bruk, må det bygges nye løsninger fra bunnen av. Det påvirker hele økosystemet rundt teknologien.
Kvantechips, maskinvare, algoritmer, sensorer og programvare må utvikles spesielt for denne typen systemer. Selve maskinene må i dag plasseres i ekstremt nedkjølte miljøer for å fungere, noe som stiller egne krav til infrastruktur og energi, forklarer hun.
Mange av gjennombruddene vi venter på, kan komme når man greier å lage kvantedatamaskiner som ikke er avhengig av så lav temperatur.
Sammen med betydningen kvanteteknologi har for sikkerhet og beredskap, er mulighetene for ny industri bakgrunnen for at regjeringen har pekt ut nettopp kvanteteknologi som et nasjonalt satsingsområde.
Emma forteller at hun også merker at det er knyttet stor interesse til feltet på arbeidsmarkedet.
– Det skjer mye både i akademia og i næringslivet, og mye av det handler om å være klare når teknologien modnes.
Les mer om studieprogrammet Kvanteteknologi
Les mer om våre studier innen realfag og teknologi
Skrevet av Andreas Reite
Foto: Arild Danielsen, NewsLab/UiO