År 1994 visade matematikern Peter Shor att en kvantdator skulle kunna knäcka den kryptering som skyddar mycket av trafiken på nätet. Men kvantdatorn är ingen maskin som löser allt. För några få typer av problem, som att simulera molekyler och att hitta primtalsfaktorerna i stora tal, kan den nå svar som ingen vanlig dator hinner fram till. För nästan allt annat ger den ingen vinst. Att knäcka en 2048-bitars RSA-nyckel kräver enligt en uppskattning från 2025 ungefär en miljon kvantbitar, och någon sådan maskin finns inte.
Vad är en kvantbit och vad betyder superposition?
En vanlig bit är antingen 0 eller 1, i praktiken en spänning som är av eller på. En kvantbit, på engelska qubit, kan befinna sig i en superposition av 0 och 1. Ändå går det inte att läsa av båda värdena. Tillståndet beskrivs av två tal, så kallade amplituder, som avgör hur troligt det är att kvantbiten visar 0 eller 1 när den mäts. Mätningen ger alltid ett enda svar.
Med fler kvantbitar växer beskrivningen snabbt. Två kvantbitar har fyra möjliga kombinationer, tre har åtta, och varje ny kvantbit fördubblar antalet, med en amplitud för varje kombination. Redan 300 kvantbitar spänner över fler kombinationer än det finns partiklar i universum. Ingen vanlig dator kan hålla reda på så många amplituder.
Kvantbitarna kan också sammanflätas. Två sammanflätade kvantbitar har inga egna, oberoende värden. Mäter man den ena vet man något om den andra, och det sambandet gör att kvantbitarna kan samarbeta i en beräkning.
Kvantdatorn räknar med interferens, inte med parallella försök
En kvantdator provar inte alla svar samtidigt för att plocka ut det rätta. Datavetaren Scott Aaronson har som motto på sin blogg att kvantdatorer inte löser svåra problem på ett ögonblick genom att pröva alla lösningar parallellt. Mäter man en superposition av alla svar får man ett slumpmässigt svar, och då hade det räckt att gissa.
Kvantdatorn arbetar i stället med interferens. Amplituderna beter sig som vågor. Där två vågtoppar möts förstärks de, och där en topp möter en dal tar de ut varandra. En kvantalgoritm är en noggrant uttänkt följd av operationer som får amplituderna för fel svar att släcka ut varandra och amplituden för rätt svar att växa. När kvantbitarna mäts i slutet är det rätta svaret det mest sannolika.
Bara vissa problem har en matematisk struktur som går att utnyttja på det sättet. Mejl, kalkylark och spel blir inte snabbare på en kvantdator. Kvantdatorn väntas bli en medhjälpare till vanliga superdatorer och ta de delberäkningar den är bättre på.
Vilka problem kan en kvantdator lösa?
Idén till kvantdatorn kom från fysiken. På 1980-talet föreslog Richard Feynman och Jurij Manin att kvantsystem kunde användas för att räkna på andra kvantsystem. Molekyler och material lyder under kvantmekanikens lagar, och en vanlig dator måste ta genvägar för att beskriva dem. Ett exempel som forskare räknat på är enzymet nitrogenas, som bakterier använder för att binda kväve ur luften. En studie från 2017 beräknade att en felkorrigerad kvantdator skulle kunna reda ut enzymets reaktionsmekanism på rimlig tid.
Det andra stora exemplet är kryptering. Peter Shors algoritm från 1994 hittar primtalsfaktorerna i stora tal, och antalet steg den behöver växer bara måttligt med talets längd. RSA, ett av de vanligaste systemen för att skydda trafik på nätet, bygger på att den uppgiften är ohanterligt svår för vanliga datorer. Shors arbete visar också hur en kvantdator räknar ut så kallade diskreta logaritmer, som flera andra krypteringssystem vilar på.
Varför måste de flesta kvantdatorer kylas nästan till absoluta nollpunkten?
Kvanttillstånd är bräckliga. Värme, strålning och magnetfält stör amplituderna, och då förlorar kvantbiten sitt tillstånd. Den vanligaste tekniken, supraledande kretsar på ett chip, kräver extrem kyla. Chipet sitter längst ner i en kryostat, en kylanläggning som med hjälp av helium sänker temperaturen till omkring en hundradels grad över absoluta nollpunkten. Forskare vid Chalmers och University of Maryland presenterade i januari 2025 ett litet, självstyrande kylskåp som kan komplettera kryostaten och kyla supraledande kvantbitar till rekordlåga temperaturer.
Det finns också andra sätt att bygga kvantbitar. I en jonfälla hålls laddade atomer svävande i elektromagnetiska fält och styrs med laserpulser. Neutrala atomer kan ordnas i mönster som går att flytta om under beräkningen, och det finns kvantdatorer som räknar med fotoner, alltså ljuspartiklar. Supraledande kretsar och jonfällor räknas som de mest utvecklade teknikerna.
I Sverige byggs en kvantdator på Chalmers inom Wallenberg Centre for Quantum Technology. I januari 2023 var den uppe i 25 kvantbitar, med målet 100 kvantbitar till 2029.
Hur många kvantbitar krävs för att knäcka RSA-2048?
Varje operation på en kvantbit misslyckas ibland, och en lång beräkning består av miljarder operationer. Felkorrigering löser det. Informationen i en logisk kvantbit, den som algoritmen räknar med, sprids ut över många fysiska kvantbitar som ständigt kontrollerar varandra. Fungerar de fysiska kvantbitarna tillräckligt bra, slinker färre fel igenom ju fler de är.
I december 2024 visade Google med chipet Willow att principen fungerar i praktiken. Varje gång forskarna gjorde den logiska kvantbiten större halverades felfrekvensen. Den största var byggd av 101 fysiska kvantbitar och höll sitt tillstånd längre än chipets bästa enskilda kvantbit. Hela chipet har 105 kvantbitar.
Googleforskaren Craig Gidney publicerade i maj 2025 en uppskattning av vad som krävs för att knäcka en 2048-bitars RSA-nyckel. Han räknar med en maskin där varje fysisk operation slår fel en gång på tusen. Maskinen rymmer 1 537 logiska kvantbitar, men de lagras olika tätt beroende på vad de används till:
| Del av maskinen | Logiska kvantbitar | Fysiska per logisk | Fysiska kvantbitar |
|---|---|---|---|
| Vilande data, tätt packad | 1 280 | 430 | 550 400 |
| Data i arbete | 131 | 1 352 | 177 112 |
| Räkneyta | 126 | 1 352 | 170 352 |
| Summa | 1 537 | i snitt 584 | 897 864 |
En logisk kvantbit kostar i genomsnitt 584 fysiska, och hela maskinen kräver 897 864 fysiska kvantbitar, som Gidney avrundar uppåt till en miljon. De 897 864 fysiska kvantbitarna är drygt 8 500 gånger fler än på Willow. De logiska kvantbitarna som används aktivt kostar 1 352 fysiska var, 13 gånger så många som i Willows största logiska kvantbit. Hade alla 1 537 logiska kvantbitar lagrats lika glest som de aktiva, hade maskinen behövt drygt 2 miljoner fysiska kvantbitar. Den tätare förvaringen av vilande data mer än halverar behovet.
Uträkningen skulle göras i omgångar på ungefär tolv timmar och sammanlagt ta under en vecka. Gidney och Martin Ekerå uppskattade 2019 att samma uppgift skulle kräva 20 miljoner fysiska kvantbitar och åtta timmar. Antalet kvantbitar har krympt till en tjugondel på sex år, med samma antaganden om hårdvaran. Minskningen kommer från smartare räknemetoder och tätare felkorrigering.
Vad är postkvantkryptografi?
Postkvantkryptografi är kryptering som bygger på matematiska problem som varken vanliga datorer eller kvantdatorer väntas kunna lösa. Den amerikanska standardmyndigheten Nist publicerade den 13 augusti 2024 de tre första färdiga standarderna: en för kryptering, ML-KEM, och två för digitala signaturer. Myndigheten uppmanar systemägare att börja byta redan nu, eftersom ett fullständigt byte tar tid.
Brådskan beror på att data kan sparas. Den som avlyssnar krypterad trafik i dag kan lagra den och läsa den när en tillräckligt stor kvantdator finns. För hemligheter som ska hålla i 20 år spelar det roll vilken kryptering som används i dag, innan maskinen med en miljon kvantbitar är byggd.
Senast faktagranskad: 30 oktober 2026
Foto: Anita Fors (Chalmers), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons