Faktorisera stora tal? Shor!

Det här är en översättning av Scott Aaronsons text Shor, I’ll do it, som jag publicerar här med hans tillåtelse. Det är en jättefin introduktion till den mest berömda av alla kvantdatoralgoritmer, alltså en beräkning som en kvantdator borde kunna göra bättre än en vanlig dator. Dessutom är jag lite förtjust i Scott Aaronsons personliga sätt att uttrycka sig. (För fler exempel, läs hans blogg. Eller lyssna på avsnittet av Vetandets värld där jag intervjuade honom bland andra: Så funkar kvantdatorn.)

Jag ska inte sticka under stol med att det ändå är rätt mycket tuggmotstånd i texten, och den passar kanske bäst för den som kommer ihåg åtminstone lite gymnasiematte och har google till sin hjälp. Fast två ledtrådar kan jag ge:

ket
Från Diracs bra(c)ket-notation, ett sätt att skriva saker i kvantmekaniken.
RSA
Ett krypteringssystem, uppfunnet på 70-talet och väldigt brett tillämpat.

Nu: över till Scott Aaronson!

Shor, I’ll do it

Jag har pratat mycket på sista tiden om hur kvantalgoritmer inte fungerar. Men förra veckan frågade JR Minkel, en redaktör på Scientific American, om jag kunde skriva en kort essä om hur kvantalgoritmer faktiskt fungerar, som han sen kunde länka till från SciAm’s webb. ”OK” svarade jag, och glömde tillfälligt bort alla (x^{10})^{5000} kvantalgoritm-tutorials som redan finns på webben. Så jag ställde upp den här uppgiften för mig själv: att förklara Shors algoritm utan att använda ett enda ket-tecken, eller för den delen nån matte alls utöver aritmetik.

Läs mer

Publicerat i kvantmekanik, Nivå: intresserad (4), Tillämpningar, Uncategorized | Lämna en kommentar

Strålning är inte radioaktiv!

Jag har ibland fnyst lite åt det pedantiska i att kräva att ingen ska säga ”radioaktiv strålning”. Nej, strålning kan inte vara radioaktiv — jag vet! Men den kan komma från ett radioaktivt ämne, för att radioaktiviteten ger upphov till strålning (närmare bestämt joniserande strålning av olika typer). Det är ju det som menas med uttrycket. Och det fattar väl alla?

Sedan pratade jag med en forskare som stött på många missuppfattningar om strålning. Han menar att strålning ofta ses ungefär som en osynlig smitta, som till exempel kan fastna på folk och föremål. Den här forskaren anser att det felaktiga uttrycket ”radioaktiv strålning” förstärker de felaktiga uppfattningarna.

Missförstånd av alla slag finns och frodas, det har jag också märkt. Jag är ändå fortfarande inte övertygad om att det spelar någon särskild roll för förståelsen vilket uttryck som används. Är det mer klargörande att rätta folk och få dem att säga ”joniserande strålning”? Förmodligen spelar det mycket större roll att de flesta har en så vag uppfattning om vad de menar med strålning. Jag undrar också om det går att förutsätta att alla har en klar bild av vad radioaktivitet är.

Nyckeln är förmodligen snarare att prata mer om grunden, och närma sig de här sakerna från nya håll som får åhörare eller läsare att bli intresserade av att förstå.

Jag tänker att jag själv ska vara lite mer precis när jag pratar om strålning, men jag tänker fortfarande inte försöka rätta den som använder ”fel” uttryck eller dra på korståg mot orden. Vad tror du? Finns det någon anledning att utrota uttrycket ”radioaktiv strålning”? Har du varit med om att själva uttrycket har gett upphov till missförstånd eller gjort det svårare att få fram en förklaring?

Publicerat i Kärnfysik, Kommunikation, Tillämpningar | Lämna en kommentar

Lyssna på vetenskap

Jag gillar radio, och jag gillar poddsändningar. Tidigare har jag bloggat lite här om vetenskapspoddar, men jag känner att det är dags att komma med några lyssningstips igen (utöver Vetenskapsradions program). Den här gången tre poddar på svenska.

Veckans vetenskap
är en rätt ny podd från Dag Kättström och Rymden idag.

Ambitionen är att visa upp några av veckans vetenskapsnyheter (numreringen motsvarar veckonummer, vilket jag inte genomskådade vid första anblicken), och att göra det på ett korrekt och begripligt sätt. Det är lite blandat innehåll, med bland annat intervjuer med forskare.

Slottspod ”Slottsskogsobservatoriets podradiosändning”, kommer en gång i månaden. De senaste avsnitten har inte kommit ut på webbsidan, men de finns i iTunes.

De tre värdarna för programmet diskuterar de senaste spännande rönen från rymden, allt från meteoriter till svarta hål och avlägsna galaxer. Tonen varierar från mycket seriös och redogörande, över konversation där saker sätts i sammanhang, till ganska avslappnad och familjär. Jag tycker att det är trevligt att lyssna på. Det är inte konstigt att så många poddar bygger på konversation, det underlättar för att göra det intressant för örat.

Det finns en praktisk vinkel också, för dem som är intresserade av att titta på himlen själva. Varje avsnitt avslutas med en genomgång av vad som är aktuellt på himlavalvet, samt föreningsinformation för ett par astronomiska föreningar.

Institutet
är ett vetenskapsprogram i P3 med mycket humor och lättsamt anslag. Jag har missat massor av avsnitt. När jag nu har satt igång att lyssna ikapp känner jag mig väldigt entusiastisk. En särskilt trevlig sak med Institutet är den väldigt avslappnade tonen och det vardagliga språket. Det är klart att en del intervjuade forskare hasplar ur sig en del fackuttryck, men eftersom Karin och Jesper pratar som folk faktiskt pratar blir det en skön motvikt till det akademiska tilltalet.

Eftersom de skojar till det och inte tar så blodigt allvarligt på allt är Institutet kanske inte något för alla. Tonen är rätt speciell, och det tycks finnas folk som inte gillar den. Men det gör jag. Urvalet är lite obskyrt ibland, och jag kan inte riktigt genomskåda hur de har valt att prata om precis de saker de pratar om — men jag köper det ändå, för Karin och Jesper är rätt noga med att berätta vad som är väl etablerat, vad som är spekulativt, och vad som är nya rön som behöver testas mer.

(Rent ljudmässigt är det här såklart väldigt mycket intressantare för örat än de amatörproducerade poddarna — här finns det en ljuddesigner som jobbar professionellt med att få det att låta snyggt. Det är svårt att tävla med på hobbybasis. Men jag vet inte hur många som tänker medvetet på det.)

Publicerat i Astronomi, Forskarvärlden, Fysik, Kommunikation | Lämna en kommentar

Forskning och journalistidentitet, en personlig reflektion

Det sägs att det är bra att nischa sig, att ha sin egen tydliga profil av expertis. Att passa in sig som person i en klar och tydlig marknadsföringskategori är ändå inte så lätt i praktiken. Själv delar jag upp mina intressen på olika bloggar, med olika läsekrets — och här på Stjärnstoft och kugghjul presenterar jag mig som ”vetenskapsjournalist med mera”. Men det blir ändå svårt med rollerna ibland. Mediavärlden är inte så enkel att leva och försörja sig i. Jag försöker frilansa, men så blev jag invärvad på ett tillfälligt informatörsjobb på deltid också. Det är bra för att det ger en regelbunden grundinkomst ett tag, men det gör mig lite kluven. Nu öppnades dessutom möjligheten att få en komponent av forskning inom den tjänsten (mer om det i ett senare inlägg). Ska jag så vara både forskare och vetenskapsjournalist?

Jag tycker att det är svårt att vara journalist. Journalistiken har höga ideal, bland annat om oberoende och självständig granskning. Jag är dessutom präglad på att ha jobbat mycket inom public service under min korta journalistiska karriär hittills — där jobbas det mycket med oberoendet och självständigheten. Ett exempel som du kanske har läst om är det här med att personer inom Sveriges Radio som engagerar sig politiskt under ett valår inte ska höras i radio inför valet och inte arbeta med att bestämma vad det är som ska höras — för att radion inte ska uppfattas som en plattform för någon specifik politisk schattering.

Ibland kan det kännas lite konstigt det här att försöka vara oberoende. Oavsett vad jag jobbar med för tillfället så är jag ju samma person med samma intressen och idéer och åsikter och kontakter. Det gäller väl att vara medveten om det, och öppen om det. I vissa fall är det inte alls något problem att ha flera roller samtidigt, i andra fall kan det bli väldigt fel.

Vad jag får göra är väl att helt enkelt aldrig utge mig för att göra någon journalistisk granskning om jag skriver om tillämpad kärnfysik. Eller om Uppsala universitets organisation och struktur, antar jag. Astronomi och partikelfysik och helt andra typer av fysik borde gå bra fortfarande, samt all teknik som inte har med kärnteknik att göra. Så det lär jag fortsätta att skriva om, och kanske göra lite radio.

Och om något år, då är min situation helt annorlunda igen. Vem vet var jag hamnar då?

Kanske får jag släppa det journalistiska och kalla mig ”vetenskapsskribent”. (Med mera!) Vi får väl se. Alldeles snyggt och entydigt nischad blir jag nog aldrig.

Publicerat i Forskarvärlden, Kommunikation | Lämna en kommentar

Gravitationsvågor är nog bra, men vet du vad du menar med ”big bang”?

Det är inte så enkelt som man kanske skulle kunna tro.

Om du hänger med i vetenskapsnyheterna så lär du nog senast idag ha snappat upp det där om resultaten från BICEP: avtryck av gravitationsvågor som visar på villkoren för inflationen i universums tidigaste ögonblick. Det är ute överallt till exempel i DN, i Vetenskapsradion, och på Forskning och Framstegs webbplats.

En lite djupare redogörelse finns hos Populär Astronomi. Robert Cumming på Populär Astronomi håller fanan högt och får det rätt som de flesta andra fuskar förbi eller bara missuppfattar:

Inflation går ut på att rummet självt genomgick en accelererande expansion av fullständigt obegripliga mått, drivet av krafter som kosmologer bara har vaga aningar om. Energin i expansionen omvandlades sedan till den hutlöst heta myller av partiklar som vi känner som big bang eller stora smällen, då allt expanderade och svalnade av, nu i makligare takt.

Jo, det var inte först en stor smäll och sedan inflation. Det kosmologer menar när de talar om ”big bang” är inte ett ”ögonblick då något uppstår ur intet” eller liknande, som många nog föreställer sig. Det låter som att det borde betyda det. Och det var kanske vad Georges Lemaître ursprungligen menade. Jag tror att det här är väldigt förvirrande för många — inklusive mig själv. När jag läste doktorandkursen i kosmologi och astropartikelfysik var detta en av de saker som förvirrade mig grundligt.

Som jag förstår det nu finns det två delar av detta. Dels talar vi om ”big bang-teorin”, som helt enkelt är hela teorin kring att universum har utvecklats från ett tätt sammanpressat tillstånd. Den andra delen är att kalla någon viss fas av detta för ”själva smällen”. Det är det senare som är krångligt. Vad är det som smäller? Ingenting! Det var ingen explosion.

Det här med inflationen är alltså en extrem utvidgning av rummet innan det heta och täta tillstånd som vi kallar för ”big bang”. Det går också att säga att inflationen är en del av big bang, om du definierar hela big bang lite bredare. För att förtydliga det är det många som aldrig säger ”the big bang” utan alltid pratar om ”hot big bang”, alltså det heta tillståndet efter inflationen. Men smällen finns med i uttrycket fortfarande, och det är väl det som gör det förvirrande.

Från början myntades begreppet stora smällen av Fred Hoyle för att driva med en teori som han tyckte var löjlig. Och kanske är det här begreppet inte det allra bästa eller mest begripliga.

För den som vill läsa på mer är som vanligt professor Matt Strassler en pålitlig utgångspunkt: History of the Universe.

Publicerat i Astronomi, Forskarvärlden, Fysik | Lämna en kommentar

Kvantdatorer? Lite bonusmaterial, samt en not om D-Wave

Nu har jag gjort radio igen, sent omsider: Så funkar kvantdatorn.

Programmet riktar sig ju till allmänheten, men för den som är lite mer insatt eller mer nyfiken kommer lite korta noteringar kring ämnet här.

Min drivkraft för att göra något om kvantdatorer var att jag känner att det ofta verkar finnas så otroligt höga förväntningar på dem. Gnistan fick jag egentligen för flera år sedan, när jag läste Brasyl av Ian McDonald. Där förekommer så gott som magiska kvantdatorer, baserade på Bose-Einstein-kondensat. Det tyckte jag var superkonstigt. Grejen med ett Bose-Einstein-kondensat, såvitt jag kunde förstå, är att alla partiklar som ingår bildar bara ett enda kvanttillstånd. Men ett enda tillstånd – hur mycket spännande information kan det hålla? Det är ju bara en bit! Och dessutom i ett väldigt väldefinierat tillstånd, ganska olikt vad jag förväntar mig av något som gör beräkningar.

Så det här var en sak jag passade på att fråga om när jag intervjuade folk för det här programmet, men jag fick förstås inte plats att gå in på det (det räcker liksom att försöka förklara kvantinterferens). Det jag fick veta var i alla fall att ett Bose-Einstein-kondensat kan vara utgångsläget, för att etablera ett grundtillstånd. Men sedan måste förstås de ingående delarna separeras och manipuleras så att de kan bli en räcka med olika kvantbitar. Lite klokare blev jag ju i alla fall på det.

Men det allra viktigaste med att göra det här var att jag ville få gå lite bortom vad som numera känns som trista klyschor i kvantdatorrapporteringen. Den som har hört eller läst om kvantdatorer några gånger har säkert snappat upp det här med att kvantbitar kan ha två tillstånd samtidigt, och idén att det kan leda till att det går att lagra fantastiskt mängder med tal – och räkna på alla talen samtidigt. Men det talas mycket mer sällan om begränsningarna. Om sånt som att kvantdatorn kanske kan hålla flera tal samtidigt i minnet, men att du bara kan läsa ett av dem. Grundläggande för den som lärt sig något om kvantmekanik, men nästan okänt för allmänheten. Trots att kvantmekaniken är så otroligt viktig och central för modern fysik förklaras sällan sådana saker.

Jag stötte på en del av de här grejerna för rätt länge sen när jag gjorde ett inslag om Att räkna med ljus — det handlade alltså egentligen om Boson sampling. Det är svårt att på ett par minuter hinna förklara vad som är grejen. Frustrerande. Och borde gå att göra bättre.

Hoppas att jag lyckades med det nu. Har du lyssnat? Blev det klarare, vad som är grejen och problemen? Jag hoppas att den som har hört detta snappar upp att det alltså inte är fråga om att bli effektiv och snabb genom att ”göra parallella beräkningar i en massa olika universum samtidigt”.

Men som Scott Aaronson sade när jag intervjuade honom (fast det kom inte med i programmet): det här med kvantdatorer rapporteras ofta som om det vore en tekniknyhet, fastän det egentligen kanske snarare är fråga om grundforskning.

Jag kom förstås inte ens i närheten av många av de saker som kvantdatorforskare tydligen jobbar mest med: felkorrigering och stabilitet och liknande, sådant har jag inte satt mig in i riktigt. Och det går kanske lite väl djupt också, när jag inte har hur mycket utrymme som helst.

En sak jag duckade helt är frågan om D-Wave, som var mycket i nyheterna förra året när de sålde något de gör reklam för som en kvantdator – till NASA och Google, no less! Men deras apparat är ganska kontroversiell, och ingen av dem jag intervjuade var särskilt benägna att tycka att det D-Wave gjort är något som verkligen kan kallas en kvantdator. Här uttalade sig Per Delsing i radio, till exempel. Och Scott Aaronson har skrivit väldigt utförligt om saken, på sin blogg. Men det kändes väldigt mycket som ett sidospår, jämfört med vad jag egentligen ville komma in på.

Här är mer Scott Aaronson, apropå vad NSA kan tänkas ha för intressen i kvantdatorforskningen.

När jag får lite tid över kommer det en intressant bonusgrej här på bloggen, som lite uppföljning på detta med kvantdatorer. Håll utkik!

Publicerat i Fysik, Kommunikation, Vetenskap och science fiction | Lämna en kommentar

”Vetenskap är oförutsägbart och roligt”

It was the hardest thing I have ever done in my life, but I fell in love with science. I was thrilled by the fact that by knowing some physics you could figure out how real things worked, like sunsets and airplanes, and that after a while everyone agreed on what was the right answer to a question.

Ett fint citat om hur det var att börja studera fysik, från ett tal av John Bahcall: Two Secrets. Via Ray Jayawardhana och boken The Neutrino Hunters.

Publicerat i Uncategorized | Lämna en kommentar