Från ljusorgel till kvantdator.

Om den snabba utvecklingen av AI stundtals skrämmer mig, så får kombinationen AI och kvantdatorer mig att börja googla på vuxenblöjor.

Kvantdatorer är så kraftfulla att när de får sin praktiska, kommersiella tillämpning – vissa säger fortfarande ”om”, även om den gruppen krymper för varje dag – kommer de att förändra vår värld mer drastiskt än den utvecklats under de senaste tusen åren. En dator som kan hantera fler partiklar än vad som finns i det universum vi känner till. Som kan göra uträkningar på minuter som skulle ta dagens superdatorer tusentals år att genomföra.

Det kan låta som science fiction, men framtiden är redan här. I laboratorium på Chalmers i Göteborg pågår en kapplöpning, parallellt med liknande ansträngningar hos ett annonsfinansierat forskningscenter på Google i Kalifornien, och i ett labb två kilometer under jorden i en aktiv gruva i Ontario, Kanada, där kvantbitar testas under extremt isolerade förhållanden – samt på otaliga universitet och företag världen över. Miljarder i dollar, euro och yuan plöjs ner i forskningen. Vissa företag inom området har redan miljardvärderingar utan någon faktisk produkt att sälja.

Jag har kört till Göteborg för att ställa frågor om denna nya gräns för teknologin till min barndomsvän, Per Delsing. Han är professor i kvantfysik på Chalmers och var tills nyligen chef för WACQT, Wallenberg Centre for Quantum Technology. Centret startade 2018 och har finansierats med över en miljard kronor under en tolvårsperiod, till största delen av en Wallenbergstiftelse. Uppdraget är lika ambitiöst som enkelt att formulera: bygg en svensk hundrabitars kvantdator!

Det var ett tag sedan vi träffades senast.

Vi var fyra gymnasiekillar som startade ett företag tillsammans för snart femtio år sedan: MBP, Musikbolaget Pocam – en akronym av våra initialer – specialiserat på uthyrning av discjockeys och ljudanläggningar till fester i Skåne. Vi hade olika roller. Calle var DJ. Martin var chaufför med sin Volvo Amazon. Själv fungerade jag ibland som DJ men var också någon sorts självutnämnd VD med egen fast telefon på pojkrummet, med det grymt snygga numret 040-490011, till vilket bokningar togs emot.

Professorn var vår tekniker. Han byggde vår ljusorgel och förstärkare, och såg till att trasiga sladdar blev lagade.

"Jag städade ut vinden för två år sedan och då rök ljusorgeln, men förstärkaren behöll jag", berättar han när vi ses på Chalmers.

Tre av oss blev så småningom företagare. Per valde den akademiska vägen. Fast nu har han delvis följt i våra fotspår. Han berättar att han nyligen startat sitt livs andra företag, ett halvsekel efter vårt gemensamma tonårsäventyr. Det är sprunget ur forskningsvärlden och tillverkar specialiserade komponenter i små serier, produkter som kan få avgörande betydelse när man bygger framtidens kvantdatorer.

Forskarvärlden uppmanas idag att kommersialisera sina upptäckter och patent, en utveckling med både löften och utmaningar. Men mer om det senare.

Vad är en kvantdator? Jag ber Per förklara det kortfattat.

"Vanliga datorer använder 'bitar' – ettor och nollor – för att utföra beräkningar. Tänk på dem som miljontals små strömbrytare som antingen är på eller av. En beräkning utförs en i taget, snabbt men ändå i sekvens. Kvantdatorer däremot använder något som kallas ”kvantbitar” eller qubits. Här kommer det märkliga: tack vare kvantmekanikens lagar kan dessa qubits existera i flera tillstånd samtidigt – både noll och ett på en och samma gång – ett fenomen som kallas superposition. Det är som att kunna undersöka alla sidor av ett mynt på en och samma gång, inte bara krona eller klave."

Denna egenskap gör att kvantdatorer kan bearbeta enorma mängder möjligheter simultant. Problem som skulle ta vanliga superdatorer årtusenden att lösa kan potentiellt lösas på minuter."

Superposition är alltså ett begrepp vi ska lägga på minnet när vi pratar om kvantdatorer. Sammanflätning, på engelska quantum entanglement, är ett annat. Ett märkligt fenomen inom kvantfysiken där två partiklar blir så djupt kopplade att det som händer med den ena direkt påverkar den andra – oavsett hur långt ifrån varandra de befinner sig, till och med i olika världsdelar. Det är som om de delar ett gemensamt tillstånd. Om du mäter den ena partikeln och ser att den till exempel snurrar åt vänster, så vet du direkt att den andra snurrar åt höger – eller åt samma håll, beroende på vad som ska mätas – trots att de båda inte hade ett bestämt tillstånd innan mätningen. Det här strider mot vår vanliga uppfattning om hur information och påverkan fungerar, och det förbryllade till och med Einstein, som kallade det "spooky action at a distance", spöklik fjärrverkan, eftersom det bröt mot hans grundläggande uppfattning om att inget kan färdas snabbare än ljuset. Men trots att det låter som magi är det bekräftat i experiment, och ligger till grund för teknik som kvantdatorer och kvantkryptering. Just sammanflätning gör att kvantdatorer kan göra sådana enormt stora beräkningar snabbare än alla superdatorer.

"Sammanflätning liksom det mesta med kvant är svårt att greppa. Det beror på att vi inte har intuition att förstå det. Vi har till exempel inte kvantfysiska leksaker. Som i den vanliga fysiken, såsom bollar, leksaksbilar."

Men du har inga problem att förstå?

"Jag har byggt min intuition kring det. Har gjort så många experiment att kvant blir naturligt för mig."

Mätning är också ett nyckelbegrepp. Det är när vi mäter – ”tittar på” – kvantprocessen som den avstannar. Som i en lagsportsmatch där resultatet inte är klart förrän domaren blåst av. Förutom att mätningen påverkar processen är vissa störningar också problem som kan stoppa den, och som kvantforskarna jobbar med att eliminera. Det är en av anledningarna till att Per har gjort experiment tillsammans med kanadensiska forskare, tusentals meter ner i ett laboratorium, SNOLAB, i anslutning till en aktiv gruva i Kanada. Allt för att förstå och minska effekterna av kosmisk stålning.

”Vi delade hiss ner med gruvarbetarna. Det kändes speciellt.”

Kvantdatorer liknar små, sällsamt vackra konstverk med mycket guld. De är dock svåra att ställa ut eftersom de är inkapslade i vad som bäst kan beskrivas som ryska dockor. Flera hermetiskt tillslutna cylindrar som skyddar kvantbitarna i kärnan från yttre störningar: värme, vibrationer, elektriska och magnetiska fält.

När vi står bredvid kvantdatorn berättar Per att dessa cylindrar tillverkas av ett finskt företag vars två grundare, en ingenjör och en forskare, startade företaget Bluefors 2008 och byggde upp verksamheten helt utan extern finansiering. Idag räknas de bland Finlands hundra rikaste personer.Jag pekar på en annan komponent vars märkning avslöjar ett holländskt ursprung. Jo, bekräftar Per, faktum är att de flesta komponenter som används här tillverkas i Europa. En överraskande och upplyftande insikt i dessa tider av oro kring tekniksuveränitet.

De instängda kvantbitarna vilar i en blandning av flytande helium, i två olika varianter. En är vanligt förekommande, den andra ytterst sällsynt. Den lilla mängden – typ en hutt i flytande form, fyra centiliter – är en avfallsprodukt som utvunnits ur vätebomber i USA:s och andra kärnvapenländers arsenal.Denna knappa heliumkvantitet kostar lika mycket som en exklusiv bil. Men eftersom den återanvänds förblir processen långsiktigt hållbar.

När jag nu står bredvid Per tänker jag på något jag läste för länge sedan: forskare inom humaniora, inklusive de som studerar religionsvetenskap, blir allt mindre religiösa med tiden. Deras kollegor inom naturvetenskapen tenderar paradoxalt nog att utvecklas i motsatt riktning. Ju mer de vet om universums oändliga komplexitet, desto mer förbluffade blir de och desto mer benägna att tro på någon form av högre ordning.

Stämmer denna utveckling för Per?

"Nej, jag är inte religiös. Jag anser att mycket går att förklara med fysikens lagar. Om än inte allt – inte därför att det är gudomligt, utan för att det är för komplext. Vi kan till exempel inte förklara helt hur AI fungerar, och inte heller människans medvetande. Men det är mycket möjligt att vi kan det i framtiden."

Nya upptäckter innebär revidering av gamla. En vetenskapsman måste alltid vara beredd att omvärdera.

Och nej, han har inte hört talas om min tes att naturvetare blir mer religiösa med tiden, och tvärtom för forskare inom humaniora.

Vi fortsätter med en till synes ovetenskaplig fråga. Är du vänsterhänt?

"Jag är det. I familjen var tre av fem vänsterhänta. Min storebror är också vänsterhänt, min mamma var det också. Tvillingbrorsan är högerhänt och det var pappa också."

Per är för övrigt inte den ende professorn i sin familj, en akademisk dynasti i miniatyr. Hans två syskon har också nått professorsstatus. Tvillingbrodern Lars är professor i nordiska språk vid Lunds universitet. Storebror Jerker är professor vid Luleå tekniska universitet.

Vad jobbade dina föräldrar med?

”Pappa började som skogshuggare. Han sågade av sig fingret, och med hjälp av försäkringspengarna kunde han ha råd att studera till byggingenjör. Mamma var utbildad skräddare men jobbade som syslöjdslärare.”

Vid årsskiftet lämnade Per Delsing chefsposten för kvantcentret. Han blev pensionär på halvtid för att kunna ägna mer tid åt sitt nybildade bolag – frukten av Chalmers satsning på att uppmuntra forskare att kommersialisera sina patent.

Bolaget heter QET och producerar avancerade förstärkare som reducerar det elektroniska bruset i kvantdatorer. Tillsammans med en av sina tidigare doktorander driver han företaget, vars nuvarande kundbas i stor utsträckning består av Pers kollegor inom forskningsvärlden. Än så länge handlar det om exklusiva småserier som monteras för hand i samma renrum där kvantdatorerna utvecklas. Prislappen ligger på ett par hundratusen kronor per enhet.

Förutom Per och hans tidigare forskarkollega sköts bolaget av en vd med gedigen erfarenhet av akademiska avknoppningar. Håll ögonen på QET, kanske blir det ett svenskt miljardföretag.

Delsing, som ursprungligen byggt sin karriär inom grundforskning, erkänner att kommersialiseringen medför nya utmaningar för forskarvärlden. När ekonomiska intressen gör entré, med löften om potentiella förmögenheter, kan det påverka forskningens inriktning och viljan att samarbeta på grund av konkurrens och avundsjuka. Det är viktigt att kunna hålla två tankar samtidigt, för att inte få en begränsande arbetsmiljö.

Inom kvantforskningen får den alltmer intensiva tävlingen också sina konsekvenser. Utbytet mellan forskare världen över, som tidigare varit mer kollegialt, blir mer försiktigt.

”Runt 2015 började man känna det”, säger Per. ”Bilder på kvantchippen som företagen visade på seminarier och andra möten blev allt suddigare. Nu är det inga bilder alls. När man bjuder in forskare från företag till en konferens så blir det ibland mer en salespitch än ett föredrag.”

”Men de som jobbar på privata företag är förstås mer återhållsamma. Vi inom universitetsvärlden är lite mer fria att dela.”

Skiljer sig ledarskap av en kreativ forskningsorganisation från att leda ett företag?

Per har ingen direkt erfarenhet från näringslivet, förutom de samarbetsprojekt han deltagit i med företag som AstraZeneca, Jeppesen (en del av Boeing) och Volvo inom ramen för WACQT.Men han konstaterar att ett målinriktat projekt – som att bygga en kvantdator och utveckla applicerbar teknik – skiljer sig markant från grundforskningens mer öppna, explorativa karaktär. Vägvalen blir fler och konsekvenserna av varje beslut mer påtagliga.

Hur hanterar ni olika viljor vid kritiska vägskäl? Alla ekonomiska beslut har kreativa dimensioner, alla kreativa beslut har ekonomiska konsekvenser. Hur ofta behövde du som chef fatta avgörande beslut i sådana situationer?

"Vi brukar nå konsensus," svarar han. "Vi diskuterar och utvärderar, och även om inte alla alltid är helt eniga, så brukar det vara ganska tydligt vilken väg som är mest framkomlig. Det är sällan jag behövt köra över någon. Men visst, inom forskning dyker vägskäl ständigt upp, och val kan få omfattande konsekvenser i alla riktningar. Du vill verkligen inte hamna i en återvändsgränd för långt in i projektet."

Vilken gruppstorlek är optimal för kreativt forskningsarbete?

"Under min karriär har jag haft mellan fyra och som mest nio doktorander i min grupp. Max nio, men jag skulle nog säga att sex eller färre är idealet för att det ska fungera riktigt väl. Men förutom doktorander har man ju också några postdoktorander, och de kan assistera eftersom de är mer seniora och kan handleda. Så typiskt växer gruppen till tio till femton personer totalt, vilket fortfarande är en hanterbar storlek."

Som professor har Delsing varit ansvarig för att utbilda nästa generation forskare. Han har examinerat 27 doktorander under sin karriär. Det är en dynamisk cykel; ingen doktorand stannar längre än fem år, och därefter följer vanligen ytterligare två till fyra år som postdoktor i någon annan grupp innan de söker sig vidare.

Följer du deras karriärer efter att de lämnat din grupp?

"Vissa har jag god kontakt med. Andra har jag tappat och vet inte var de befinner sig längre."

Om du skulle göra en jämförelse med elitidrott – hur många av dina doktorander blir toppresterare inom fältet, professorer vid prestigefyllda universitet eller erkända på andra sätt? Hur mäter du framgång för dina tidigare studenter?

"Vi använder sällan sådana mått," säger han med ett leende. "Men visst reflekterar vi över när det går exceptionellt bra för någon."

Men finns det någon form av statistik? Förutom det uppenbara måttet – Nobelpriset?

"Nobelpriser är förvisso enkla att räkna. De är få och representerar något alldeles särskilt. Men nej, jag känner inte till någon annan formell rankning på individnivå inom akademin."

Under många år var för övrigt Per Delsing själv medlem i den kommitté som beslutar vem som ska tilldelas Nobelpriset i fysik.

När jag senare sitter i bilen på väg från Chalmers och Göteborg dyker en fråga upp:

När kommer ett Nobelpris att delas ut till en icke-människa, kanske en kvantdator med superintelligens?

Jag påminner mig själv om att mejla Per för att höra hans tankar om denna framtidsvision.