innlegg
«Klimaløsninger krever kvantesprang»
Netto null-målet for klimagassutslipp kan neppe nås uten at det utvikles ny klimateknologi. Eksponentielt mye kraftigere datamaskiner og smarte algoritmer kan bidra til å regne hjem nye klimaløsninger, skriver Eirik Talleraas, Anders Frøseth og Gunnar Lange
Partner Propagator Ventures
Kvanteteknologier er tuftet på prinsippene i kvantemekanikken. Disse utnytter flere underlige fenomener i naturens minste byggesteiner til å løse gitte typer beregningsmessige utfordringer. Kvantedatamaskiner ventes å kunne løse regneoppgaver som er langt utenfor rekkevidden til dagens kraftigste supercomputere. Denne kapasiteten kan øke vår forståelse av naturens fundamentale prosesser og bidra til å utvikle ny klimateknologi.
Det er spesielt innen kjemi, livsvitenskap, finans, transport og logistikk man forventer å først dra nytte av teknologien. Sikkerhetsaspekter er også en gjenganger i omtalen av kvanteteknologi, og med god grunn. Fremtidige maskiner er forespeilet å kunne knekke krypteringsalgoritmene som underbygger dagens digitale kommunikasjon.
Grunnlegger og Partner, Propagator Ventures, PhD Fysikk
Kvanteteknologi i klimasammenheng har fått uforholdsmessig lite oppmerksomhet: Kvantemaskinenes fortrinn fremfor klassiske, digitale maskiner er kapasiteten den nye teknologien har til å simulere naturens innfløkte kvantemekaniske prosesser. Maskinene er selv kvantemekaniske systemer, og bruker spesielle algoritmer til å løse spesifikke matematiske utfordringer på en særdeles effektiv måte.
Kvanteregnekraft er relevant innen flere fagfelt. Kjemi- og materialvitenskap er opplagte kandidater, for eksempel for å øke ytelse og kapasitet på batterier og solceller. Videreutvikling av disse forutsetter inngående forståelse av materialegenskaper, hvor kvanteteknologi kan øke både dybden og bredden av denne. Oppstartsselskaper innen nettopp solceller og batterier er en favorittgren fra mange ledende teknologiuniversiteter, mens industriaktører som Bosch og IBM samarbeider om å utvikle nye batterimaterialer ved hjelp av kvantedatamaskiner.
Forsker, Phd Fysikk
Simulering av kjemiske prosesser er også fremme i køen for å utnytte kvanteberegning. Dette er relevant ved fremstilling av ammoniakk og kunstgjødsel. Om man lykkes med å replisere egenskapene til nitrogenase, enzymet som i naturen omgjør nitrogen fra atmosfæren til næring planter kan nyttiggjøre seg av, kan behovet for dagens energiintensive fremstillingsprosess reduseres. Haber-Bosch-metoden for nitrogenfiksering er lite endret siden den ble utviklet i 1909, og forbruker i underkant av tre prosent av årlig produksjon av naturgass, med tilhørende CO2 -utslipp. Google-sjef Sundar Pichai har anslått at dette vil være innenfor rekkevidde dette tiåret.
Med lengre briller på kan fremtidige kvanteteknologier bidra til å redusere utslipp i andre klimaintensive sektorer, eller muliggjøre utviklingen av storskala-løsninger for karbonfangst og -lagring. Teknologien kan ha klimarelevans innen energiproduksjon og -distribusjon, hydrogen, innen transport og logistikk, stål- og sementproduksjon, med mer. En kvantetilnærming vil kanskje også kunne gjøre beregningstunge KI-modeller og annen tungregning mer energieffektivt. Eksisterende algoritmer og teknikker utviklet for kvantedatabehandling kan også effektivisere digitale datamaskiner i såkalte hybridløsninger. Selskap som amerikanske Zapata.ai bruker slike teknikker til blant annet å komprimere store språkmodeller (LLMs) og effektivisere ressurskrevende Monte Carlo-simuleringer.
Det investeres betydelige ressurser på kvantefeltet, ledet an av teknologigiganter som Google, IBM og Microsoft. I tillegg kommer underskogen av oppstartsselskaper, i stor grad finansiert av venturekapital. Konsulentselskapet McKinsey anslår at rundt en tredjedel av investeringene i kvanteteknologier stammer fra offentlige kilder, anført av USA, Kina, Canada, Tyskland og Storbritannia, og beløper seg til i overkant av 40 milliarder dollar totalt.
En rekke land, samt nylig også NATO, har utarbeidet nasjonale kvantestrategier, med tilhørende finansiering. Kvanteteknologier er også definert som et prioritert investeringsdomene i NATOs «deep tech» innovasjonsfond – NIF – som Norge tiltrådte og delfinansierte fra 2022. Norge er fortsatt påfallende fraværende, gitt klimaambisjonene både nasjonalt og internasjonalt, og har heller ikke utarbeidet en nasjonal strategi på området. Dette er i kontrast til flere av våre nordiske naboer, som har har utviklet slike strategier og investert milliardbeløp på kvantefeltet. Forskere fra miljøer som Simula, OsloMet, Sigma2 og andre etterlyser nettopp en slik strategi fra norsk hold.
Kvanteteknologier og bruken av disse i klimasammenheng er foreløpig i startfasen, og innebærer betydelig risiko og kostnad. Feltet er komplekst, og egner seg godt for kvante-kaudervelske klimapåstander. Som kjent er det ikke grønt alt som glitrer. Grunnlaget for å forfølge kvantesporet er likevel robust. Flere bør regne på det.
