Er kvante-qubits overvurderede? Debatten om rationel fysik

Kvantecomputere er både det mest lovende og det mest forvirrende segment af innovation inden for datalogi. På den ene side lover kvantecomputere at udføre beregninger, der ellers ville være fuldstændig umulige, og synes til tider at bryde alle regler og begrænsninger i normale computere.

På den anden side er de ekstremt vanskelige at bygge og at skalere deres computerkraft op til et brugbart niveau. Og der er stadig meget, vi ikke forstår om kvantefysik, hvilket gør konceptet med kvantecomputere sårbart over for uventede overraskelser. For eksempel har en egentlig teori om kvantegravitation været undvigende i årtier, hvilket potentielt peger på en dyb fejl i vores forståelse af kvantemekanik.

Denne sidste idé om fundamental begrænsning fra selve kvantefysikken er for nylig blevet yderligere uddybet af Tim Palmer, en forsker ved University of Oxford, bedst kendt for sit arbejde med kaosteori og klima.

Han mener, at grundlæggende matematiske egenskaber ved kvanterummet i sagens natur kan begrænse kvantecomputeres faktiske kapacitet langt mere end tidligere antaget.

Han publicerede sin undersøgelse i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift PNAS¹, under titlen "Rationel kvantemekanik: Test af kvanteteori med kvantecomputere".

Forstå hypen: Hvordan fungerer kvantecomputere?

Før vi diskuterer professor Palmers idé, kan det være nyttigt at forstå, hvad der gør kvantecomputere specielle.

Det centrale er, at i stedet for "diskrete" bits med værdier på 1 og 0 som en normal computer, viser kvantecomputeres qubits kvantesuperposition og -sammenfiltring.

Forenklet sagt betyder det, at hver qubit i sagens natur kan lagre mere kompleks information på én gang, hvilket gør beregninger med komplekse matematiske matricer nemmere.

Så for et komplekst datasæt med mange mulige værdier for hvert datapunkt, såsom spinværdierne for elektroner eller atomer i en chip eller en batterielektrode, kan kvantecomputere håndtere monteringskompleksiteten, hvor hver tilføjet qubit eksponentielt øger kapaciteten.

I modsætning hertil tilføjer en normal computer kun én ny kapacitet ad gangen, én ny bit ad gangen, så en beregning, der bliver eksponentielt mere kompleks, hver gang et nyt datapunkt tilføjes, bliver hurtigt uhåndterlig, hvor den hurtigt multiplicerende kompleksitet overvælder kapaciteten af ​​selv den bedste normale supercomputer.

Det er i hvert fald teorien, understøttet af gængse koncepter om, hvordan klassisk kvantefysik fungerer. Men Pr. Palmer argumenterer for, at dette ikke er tilfældet.

Kvantemekanik vs. Rationel kvantefysik (RaQM)

Hvad er Hilbert-rummet? Kvantekraftens rammeværk

De "almindelige" begreber inden for kvantefysik grupperes generelt under betegnelsen "kvantemekanik" og beskriver de komplekse, ofte kontraintuitive fænomener, der forekommer på kvanteskalaen.

Et centralt element relevant for kvantecomputere er ideen om Hilbert pladsDette koncept udvider det velkendte 2D- eller 3D-rum til et hvilket som helst antal dimensioner og skaber den matematiske ramme, som det meste kvantefysik er bygget på.

"Hilbertrummet er et matematisk begreb inden for lineær geometri, der definerer et uendeligt-dimensionelt rum. Med andre ord tager det geometriske begreber, der er begrænset til at beskæftige sig med to- og tredimensionelle rum, og udvider dem, så de kan bruges med et uendeligt antal dimensioner."

Fordi det er et så fundamentalt værktøj inden for kvantefysik, bliver det sjældent sat spørgsmålstegn ved. Og det er bestemt en "sand" idé generelt, da det muliggjorde de fleste af kvantefysikkens forudsigelser, der er blevet bekræftet eksperimentelt.

"Hilbertrum er afgørende inden for områder som kvantemekanik, hvor de giver den matematiske ramme for at forstå partiklers opførsel på mikroskopisk skala. Dette inkluderer anvendelser i løsning af komplekse ligninger som Schrödingers ligning, der beskriver, hvordan kvantesystemer udvikler sig over tid."

I sin klassiske fortolkning vokser antallet af dimensioner i et Hilbert-rum eksponentielt med antallet af qubits, der bruges af en kvantecomputer. Denne fortolkning afhænger fuldstændigt af Hilbert-rummets kontinuum, hvilket er den idé, Pr. Palmer udfordrer.

Rationel kvantefysik: Udfordring af kontinuumet

Teorien, som Oxford-fysikeren har offentliggjort, udfordrer, at Hilbert Space virkelig opfører sig på den måde, og påpeger kvantegravitationens sværhedsgrad som en indikation af, at dette muligvis er tilfældet. Han kalder sin teori for "rationel kvantemekanik" (RaQM).

"Vi introducerer en teori om kvantefysik baseret på den opfattelse, at den kontinuummæssige natur af kvantemekanikkens tilstandsrum tilnærmer sig noget iboende diskret, og argumenterer for, at årsagen til en sådan diskrethed er tyngdekraften."

Ideen er, at Hilbertrummet ganske vist er granulært, men med ekstremt lille rum, da tyngdekraften er så svag sammenlignet med andre grundlæggende fysiske kræfter. Han udviklede disse ideer yderligere i en ledsagende videnskabelig artikel.² med titlen "Løsning af kvantemekanikkens mysterier: Hvorfor naturen afskyr et kontinuum".

Uden at gå i detaljer med de matematiske detaljer, menes det, at kvantetilstanden kun er defineret i forhold til visse "rationelle" observerbare størrelser. Dette fører til en lidt anderledes forståelse af komplekse tal som det imaginære tal √(-1) eller de såkaldte kvaternioner, hvilket muliggør en realistisk fortolkning af kvantetilstanden i RaQM sammenlignet med QM.

Eller som Pr Palmer udtrykker det, fjerner hans teori nogle af kvantefysikkens berømte paradokser, såsom Schrödingers kat.

"I RaQM er katte ikke længere levende og døde samtidig."

1,000-qubit-loftet: Praktiske implikationer for fremtiden

En væsentlig del af præmissen bag ultrakraftige kvantecomputere er, at tilføjelse af flere qubits tilføjer flere "dimensioner" til arbejdet med et matematisk problem. Denne antagelse er baseret på ideen om en uendelig "forsyning af ny datalagring" (dimensioner) fra Hilbert Space, efterhånden som flere qubits tilføjes til systemet.

Pr. Palmers idé ville derfor have alvorlige konsekvenser for kvantecomputere.

Hvis dette er sandt, vokser informationsindholdet i kvantetilstanden lineært med antallet af qubits, og ikke eksponentielt som tidligere antaget, hvilket i bund og grund bryder med kvantecomputeres største præmis.

"Over et kritisk antal entanglede qubits er der simpelthen ikke nok information i kvantetilstanden til at allokere bare én informationsbit til hver dimension af Hilbert-rummet. Når dette sker, vil kvantealgoritmer, der udnytter hele Hilbert-rummet, ophøre med at have en kvantefordel i forhold til klassiske algoritmer."

Artiklen anslår, at denne tærskel kan blive nået, når kvantecomputere overstiger cirka et par hundrede op til 1,000 fejlkorrigerede qubits.

Det skal bemærkes, at dette er langt under den forventede tærskelværdi, der kræves for at bryde vigtige krypteringsniveauer, hvor der for eksempel kræves 4,099 qubits for at bryde en 2048-bit RSA-nøgle ved hjælp af Shor's algoritme, kvantealgoritmen den, der mest sandsynligt vil være nyttig til praktiske formål.

Hvis Pr. Palmer har ret, kan det betyde, at kryptering for altid vil forblive sikker fra kvantecomputere, som vi forstår dem i dag.

Da mange kvantecomputerprototyper nærmer sig denne grænse, alene eller gennem netværk, vil vi sandsynligvis snart vide, om denne idé er sand.

"'Kvantekvalitetsteknologi har klaret alle de eksperimentelle udfordringer, den har fået, og derfor foreslår jeg i artiklen et eksperiment, der kan udføres om et par år – hvis man skal tro på kvanteteknologiens køreplaner – til at teste RaQM mod Kvantekvalitetsteknologi.'"

Konceptet kunne lige så godt have nogle store konsekvenser for kvantefysikken, hvis det viser sig at være sandt, langt ud over at begrænse kvantecomputeres potentiale. Hvilket i sig selv kunne gøre kvantecomputere meget vigtige, selvom deres praktiske anvendelser er mere begrænsede end tidligere håbet.

"Hvis kvantecomputere ikke blot leverer eksperimenterne til at finde en efterfølgerteori til kvantemekanikken, men endnu vigtigere til at finde den teori, der syntetiserer kvante- og gravitationsfysik, ville det helt sikkert være et ekstraordinært godt resultat af alt det arbejde, der er blevet lagt i kvanteberegning gennem årene."

Strategiske investeringskonklusioner: Håndtering af kvanterisiko

Dette nye koncept er langt fra bevist, og er faktisk en radikal afvigelse fra fysikernes konsensus om kvantemekanik. Så dette er for nu blot en meget interessant, men ubevist teori, der kun eksisterer i teoretisk matematik.

Det bør dog investorer i kvantecomputeraktier være opmærksomme på, da det minder os om, at kvantefysik stadig ikke er fuldt ud forstået og rummer potentiale for både overraskende nye muligheder og begrænsninger i dens praktiske anvendelser.

Et andet element er, at hvis kryptering er permanent sikker fra kvantecomputere, er Bitcoin det også, som for nylig har lidt under fortællingen om bliver snart "brudt" af fremskridt inden for kvanteberegning, et emne vi også dækkede i “Investeringsrevisionen efter kvanteinvesteringer: Top 10 aktier i 2026".

Så det kan give mening at afveje begge risici mod hinanden:

• Hvis kvantecomputere når en maksimal tærskel på 1,000+ qubits, er Bitcoin sikker, og fortællingen, der pressede Bitcoin-prisen nedad, forsvinder.
• Hvis Pr Palmer tager fejl, kan kvantecomputere ganske vist true Bitcoin-delen af ​​en portefølje, men de vil også være i stand til at udføre et svært at forestille sig beregningsvidunder inden for både kryptering og en dybere forståelse af den materielle verden.

Så en portefølje, der blander kvantecomputeraktier og kryptovalutaer, vil sandsynligvis bedst afbøde begge eventualiteter.

For investering i kvantecomputere kan du konsultere vores investeringsrapport om Honeywell og dets datterselskab af kvantecomputere, Kvantinuumeller vores artikel “5 bedste kvantecomputervirksomheder i 2025".

Referencer:

^{1Tim Palmer. Rationel kvantemekanik: Test af kvanteteori med kvantecomputerePNAS. 123 (12) e2523350123. 16. marts 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2Tim Palmer. Løsning af kvantemekanikkens mysterier: Hvorfor naturen afskyr et kontinuum. Det Kongelige Selskabs Referater. Februar 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382}