Derfor skal Danmarks erhvervsliv omfavne kvantecomputeren - det nye supervåben i udviklingsafdelingen

Forestil dig, at dine konkurrenter kan udvikle nye produkter dobbelt så hurtigt som dig. Eller endnu hurtigere.

Når kvantecomputere i de kommende år vil gå fra at være ustabile prototyper til brugbare supercomputere, kan det mareridt hurtigt blive til virkelighed i brancher, der arbejder med komplekse produkter.

Især medicinalbranchen står til at kunne sætte turbo på udviklingen af nye produkter, når den ufattelige regnekraft fra en kvantecomputer bliver tilgængelig. Så bliver det nemlig muligt at simulere så mange forskellige bud på fremtidens medicin på så kort tid, at man kan springe en lang række dyre og tidskrævende laboratorieforsøg over undervejs.

Derfor har Novo Nordisk Fonden nu sat kvantesimulering højt på dagsordenen, som et af de emner, hvor der skal fokuseres særligt på forskning de næste fire år.

»Vi ser på sigt et meget stort potentiale inden for kvantesimulering. Det er endnu et ganske ungt felt, så vi giver til grundforskning i kvantesimulering med potentielle anvendelser indenfor life sciences og til, at man får udviklet teknikker, så man kan bruge det i praksis,« siger Lene Oddershede, leder af Novo Nordisk Fondens Nat-Tek-afdeling og professor i fysik.

I første omgang åbnede fonden i begyndelsen af oktober for et nyt program, der uddeler op til 60 mio. kr. ad gangen til forskere, som vil forske i kvantesimulering med en potentiel bred vifte af anvendelser. På længere sigt handler det om, at en række brancher i Danmark - herunder medicinalbranchen – skal være med fra starten af, når kvantesimulering begynder at vise sine superkræfter.

Hvis for eksempel medicinalselskaberne ikke i rette tid griber de nye, teknologiske muligheder, kan de risikere at sakke alvorligt bagud i forhold til konkurrenter, som omfavner kvantesimulering, lyder vurderingen.

»Det er klart, at de virksomheder, som kommer først med kvantebaserede udregninger til at simulere, de vinder kapløbet om at udvikle medicin eller andre produkter til i morgen. For man sparer utroligt meget tid, når man kan prøve de nye ting af i computeren, inden man går ned i laboratoriet og tester det. Vi ser en kæmpe mulighed for at kunne simulere, hvordan forskellige medikamenter virker over længere tid,« siger Lene Oddershede.

Forskellen på en traditionel computer – alt det vi bruger i dag – og en kvantecomputer er så stor, at vi i dag slet ikke kan lave den slags simuleringer. Det ville tage mange år og årtier at regne på den langsigtede effekt i et komplekst biologisk system - selv med den største supercomputer.

Men kvantecomputere kan til nogle typer af beregninger være milliarder af gange hurtigere end computere i dag. Og det gør det muligt at simulere, hvordan for eksempel et protein opfører sig i en cellemembran, og om lige det protein så har potentiale som basis for en ny, effektiv medicin.

Med andre ord: Et værktøj med superkræfter, som medicinalselskaberne i dag kun kan drømme om. Og det kan bruges i mange andre brancher end den farmaceutiske. Alt fra banker og forsikring til udvikling af helt nye, syntetiske materialer.

Selv noget så traditionelt som et savværk vil kunne få glæde af de nye kvantemuligheder, fortæller Jan Lillelund, teknisk direktør hos IBM.

Med kvanteregnekraft under motorhjelmen kan man nemlig bruge algoritmer, som finder den mest effektive løsning, modsat i dag hvor vi ofte må nøjes med et halv-effektivt resultat.

»Hvis et savværk har brædder á seks meter, og du skal have brædder i to forskellige længder, er det rimelig nemt. Men skal du bruge 43 forskellige længder, vil det tage en klassisk computer titusindvis af år at regne ud helt optimalt. Derfor bruger vi en suboptimal algoritme, så man kan få et svar og levere tømmeret, inden kunden er død,« forklarer han.

Ved at bruge den mest optimale måde at regne ud, hvordan man skal kombinere de forskellige længder, kan man måske spare 5 pct. af træet, som i dag ville blive spildt. Så tilsammen er det en væsentlig besparelse for savværket. Og det er bare et helt simpelt eksempel.

På samme vis er der overalt langt mere komplekse problemer, der med tiden kan få den fulde kvantebehandling og blive meget mere effektive.

»I den finansielle sektor vil man kunne prissætte optioner bedre og lave risikoanalyse af aktieporteføljer bedre end i dag. Måske også skabe et bedre deviat-marked end i dag, fordi man vil kunne tage langt flere parametre ind, når man vil forudsige, hvordan kurserne bliver påvirket i den ene eller anden retning,« siger Jan Lillelund.

Den kemiske industri er også fyldt med problemer, der kan knuses med simulering og beregning, ligesom transportsektoren kan blive langt mere effektiv – og miljøvenlig – med kvantehjælp.

I dag bliver der kørt mange tomme ture eller uden fuldt læs, fordi man ikke har den mest effektive rute. Ligesom med savværket kan en på overfladen nem opgave altså vise sig at være umulig at finde det bedste svar på i dag.

»Du har lastbiler, som kan rumme X antal kubikmeter varer, du har varerne, og du har kunder rundt omkring. Du vil gerne finde den korteste og hurtigste rute i forhold til trafikken. Og så kommer køre-hviletids-reglerne oven i. Det bliver hurtigt ekstremt komplekst at regne ud,« siger Jan Lillelund.

Og selvom vi måske ikke tænker over det i dag, fordi der trods alt er optimeret en hel del, kan man med kunstig intelligens også nå lidt længere. Men der mangler stadig en del, før vi har ramt de optimale løsninger.

»Vi har i virkeligheden stadigvæk meget spild i dag. Det gør alting dyrere hele vejen rundt, og det påvirker miljøet. Vi har masser af mulighed for at optimere fremover,« siger Jan Lillelund.

Selvom kvantecomputere i dag ikke er brugbare, men kun lige på nippet til at fungere i praksis, bliver der faktisk allerede arbejdet med kvantesimulering og kvanteoptimering mange steder.

Det oplevede Kristine Helen Falgren fra Invest in Denmark, da hun for nyligt besøgte Japan for at se nærmere på de store kvantesatsninger, det højteknologiske land har sat gang i.

Allerede i dag bruger de store selskaber i Japan nemlig teknologien kvante-annealing, hvor man ikke har en fuld kvantecomputer, men bruger mange af de samme tricks. På nogle områder kan sådan en ’semi-kvantecomputer’ derfor også give vores nuværende supercomputere baghjul.

»Det er meget vigtigt at forstå, at vi allerede i dag kan lave beregninger mere effektivt med kvante-annealers, selvom vi ikke har en kvantecomputer endnu,« siger Kristine Helen Falgren, specialrådgiver inden for teknologi hos Invest in Denmark, som hører under Udenrigsministeriet.

I Japan så hun således, at store banker, den kemiske industri, bilbranchen og selv kosmetikbranchen var i fuld gang med kvanteteknologi. Men det er især medicinalbranchen, der kan nyde godt at kvanteopfindelserne, og derfor handler det også om at sikre, at den danske farmaceutiske industri ikke bliver overhalet af japanere eller andre.

»Skal vi bevare en førerposition inden for farmaceutiske produkter i Danmark, så skal vi også tænke fremtidens teknologier ind. Ellers får andre en konkurrencefordel, som vi ikke har,« siger Kristine Helen Falgren.