Af Ghita Nidam Møller

Vi har længe diskuteret, om vi kan stole på maskinerne, på kunstig intelligens, kvanteteknologi og ja, velsagtens alle nye teknologier. Vi forstår efterhånden det fundamentale. Det centrale spørgsmål er nu, hvordan vi kan stole på, at teknologierne rent faktisk virker efter hensigten? Særligt når det gælder kvanteteknologi, som de færreste af os måske helt kan begribe, hvad egentlig er.

For eksempel kunne man tro, at en social medie-app kun forbinder dig med venner, men den kunne i det skjulte bruge din mikrofon til at indsamle data til målrettede reklamer. På samme måde kunne en kvanteenhed tilsyneladende producere korrekte resultater, men uden specialiserede metoder kan vi ikke være sikre på, at den gør det af de rette årsager og på den mest meningsfulde måde.

Dét har lektor Laura Mančinska dedikeret sin forskning til at gøre os klogere på. Hun arbejder særligt med teorien bag kvantecomputere – et felt, der kan revolutionere vores måde at behandle information på. Men først en myteknuser: Kvantecomputere er ikke bedre til at løse alle problemer. Det er videnskab, ikke magi.

Hendes store indsats har indtil videre sikret hende store forskningsprojekter og ført til publikationer i nogle af verdens mest anerkendte tidsskrifter som Nature og Transactions on Information Theory. Blandt andet dét er blandt grundene til, at hun nu modtager Videnskabernes Selskabs Sølvmedalje for 2025.

Hvornår vinder kvanteteknologi over den klassiske computer?

Kvantecomputere er blevet et buzzword på tværs af forskningsfelter, men faldgruber og fordele går hånd i hånd. Laura Mančinska forsøger med sin forskning at identificere og konkretisere faldgruberne, så de kan afvejes mod fordelene.

Det gør hun som lektor ved Institut for Matematiske Fags forskningscenter QMATH på Københavns Universitet, hvor hun forsker i kvanteinformation – et tværfagligt felt mellem matematik, datalogi og fysik.

“Jeg arbejder med det, man kalder kvantecomputing. I stedet for at bygge kvantecomputere prøver jeg at forstå, hvad vi faktisk kan bruge dem til – f.eks. hvilke problemer de kan løse bedre end almindelige computere.”

For selvom det i år er 100 år siden, at den moderne kvantemekanik blev formuleret, forstår vi stadig kun en brøkdel af, hvordan vi tester funktionerne i praksis – fx i kvantecomputere og kvantemodeller. Så hvordan kan vi vurdere, hvornår den virker som ønsket og rent faktisk giver mening at bruge?

Som med enhver teknologi er det ikke altid ligetil at verificere, at en enhed fungerer præcis, som den skal. Med kvanteenheder er udfordringen endnu større:

”Deres kvantemekaniske natur betyder, at de opererer på måder, der fundamentalt adskiller sig fra klassiske systemer. Derfor kan vi ikke bruge de gængse metoder til at teste. Vi må udvikle nye teknikker, der er skræddersyet til de nye egenskaber,” fortæller Laura Mančinska og tilføjer:

”Det spændende er, at kvanteteknologi også tilbyder hidtil usete muligheder — de verifikations- og sikkerhedsteknikker, vi kan udvikle til disse systemer, kan i nogle tilfælde overgå, hvad der er muligt med klassisk teknologi.”

Det er nærliggende, da udviklingen allerede ruller. Danmarks Eksport- og Investeringsfond (EIFO) og Novo Nordisk Fonden har netop annonceret,  at de gennem deres nyetablerede virksomhed QuNorth vil erhverve og installere, hvad man forventer bliver verdens mest kraftfulde kvantecomputer. Computeren, der får navnet ”Magne”, skal installeres i København og vil prioritere adgang for nordiske forskere og virksomheder.

Teori før teknologi

På tærsklen til en bredere udbredelse af kvanteteknologi er det derfor vigtigere end nogensinde at forstå det teoretiske fundament. Laura Mančinska understreger, at det er afgørende at vide, hvilke opgaver der faktisk har en kvantefordel.

Hun arbejder i øjeblikket på at udvikle en teori for kvantereduktioner – en metode til at vurdere, hvor meget kvantesammenfiltring en opgave kræver, og om det er umagen værd. Et centralt tema i hendes forskning er interaktive beregninger, hvor f.eks. flere parter samarbejder om en opgave – som når du logger på din netbank med MitID, og både du, banken og MitID er involveret.

“I den slags scenarier bliver kvantesammenfiltring særligt nyttig. Det kan give os hurtigere løsninger eller mere sikre løsninger.”

Hun beskriver kvantesammenfiltring som: “En meget stærk forbindelse mellem to distancerede parter, som ikke er mulig med klassisk fysik.” Det er så at sige lidt som telepati mellem mennesker, men uden magi.

“Hvis noget kræver enormt meget sammenfiltring, kan det være, det ikke er værd at bruge kvanteteknologi til den opgave,” siger hun og henviser til brugen af energi, tid og kompleksitet.

Et af hendes mest spændende øjeblikke blev affødt af netop den logik, da hun lå søvnløs og fik en idé til et problem, der havde naget hende: Kan man have en opgave, der kræver uendelig kvantesammenfiltring? Og hvordan beskriver man en sådan opgave teoretisk?

“Det føltes som at finde en skjult sti i mørket. Idéen virkede – men der var meget arbejde bagefter med at bevise det hele.”

Et spørgsmål om tillid

Kvanteteknologi bliver altså lige nu rullet ud i verden, mens vi stadig er ved at forstå spændet af muligheder og faldgruber. Grundprincipperne i kvanteteori er formaliserede og anerkendte. Det, der er svært at forstå, er præcis hvad, der kan udledes af disse regler – altså hvad kvantecomputere egentlig er i stand til. Det stiller store krav til troværdighed og transparens, især når teknologien anvendes til sårbare og komplekse opgaver.

Hvordan ved vi, at kvantecomputeren udfører opgaven korrekt? Og hvordan sikrer vi, at ingen lytter med?

Laura Mančinska forsker i netop disse tillidsspørgsmål med en Villum Young Investigator-bevilling i ryggen. Hendes projekt om pålidelige kvanteteknologier har til formål at udvikle metoder til at verificere, at kvanteenheder fungerer korrekt – uden at man behøver at stole blindt på dem.

“Det centrale spørgsmål, jeg forsøger at forstå, er: Når du har en kvanteenhed, hvordan ved du så, at den faktisk gør det, du tror, den gør?”

Hun arbejder med kvanteprotokoller – en slags sikker køreplan og kryptering – der kan sikre korrekt og sikker udførelse af opgaver.

“Det er lidt som at have en muligvis upålidelig vægt og en klods, der skal veje ét kilo – men du ved ikke, om nogen af dem virker. Hvordan tester du dem, hvis du ikke kan stole på nogen af dem?”

Fra magi til matematik

Laura Mančinskas drivkræft har fulgt hende længe før, kvantecomputere for alvor kom på alles nethinder. Hun blev fanget af kvantefysikken som studerende i Letland – og har ikke set sig tilbage siden.

“Da jeg første gang så, hvad kvantecomputere kunne, virkede det som magi. Men det er ikke magi – det er bare fysik, vi ikke oplever til daglig.”

Kompleksiteten er dog tydelig, når selv Einstein kunne tage fejl – og det gjorde han. Siden da har feltet udviklet sig og bragt Laura Mančinska til Canada, Singapore og Storbritannien, før hun slog sig ned i Danmark. Her står kvantefysik stærkt, bl.a. takket være Videnskabernes Selskabs tidligere præsident og fysiker Niels Bohr, der var med til at opdage kvantemekanik.

“Danmark har meget aktivitet – og det skyldes nok Niels Bohr og den historie, vi har her.”

Laura Mančinska er både fagligt og personligt stolt over at modtage sølvmedaljen og føre traditionen videre 100 år efter, at de første teorier kom på bordet fra nogle af historiens mest anerkendte videnskabsfolk.

“Det bekræfter, at de spørgsmål, jeg har dedikeret mig til, bliver set som vigtige. Og det rørte mig meget, at mine kolleger tog initiativ til at nominere mig.”

Hun håber, at prisen kan bruges til at styrke forskningssamarbejder, arrangere en workshop eller tage på en faglig rejse med sine studerende – i ånden fra Niels Bohrs ideal om åbent samarbejde.