Kazi Ripon: applying quantum concepts to classical computers

solvese on 2. May 2025

Written by Noa Cecilie Sæther

– I try to blend the idea of quantum into the framework of bio-inspired algorithms. My aim is to make it available for everyone.

So says Kazi Shah Nawaz Ripon, who has been an associate professor at OsloMet since august 2023.

– Quantum computers are not expected to be on our desks very soon, so I would like to implement it into classical computers.

Ripon first moved to Norway in 2009 for his PhD in computer science at the University of Oslo, where he researched artificial intelligence, machine learning and bio-inspired techniques to optimize real-world large scale multi-objective combinatorial optimization problems.

Specifically, he developed hybrid bio-inspired algorithms, several artificial intelligence based heuristics and applied the hybrid algorithms to several real-words NP-hard problems in industries.

Ever since, Ripon has continued exploring the same field.

Traditional Methods Fail for Large-Scale Combinatorial Optimization

Many real-world problems — from logistics and scheduling to network design and resource allocation — fall under the umbrella of combinatorial optimization. These problems require finding the best solution from a vast number of possible combinations, and as the problem size increases, the number of options grows exponentially.

Take the Travelling Salesman Problem (TSP) as a classic example. It asks:
“Given a list of cities and distances between them, what is the shortest possible route that visits each city once and returns to the starting point?”
While this sounds simple, the number of possible routes grows factorially with the number of cities. For just 61 cities, the number of possible routes exceeds the number of atoms in the observable universe.

This kind of combinatorial explosion makes traditional, brute-force approaches impractical. Instead, such problems demand more advanced strategies — like heuristics, metaheuristics, or machine learning-based methods — that can intelligently explore the search space and find near-optimal solutions within a reasonable time.

These challenges are at the heart of modern optimization, where efficiency, scalability, and adaptability are key to solving complex, real-world problems.

In the real world, this way of thinking could for example be used in hospital scheduling.

– An important real-world example of combinatorial optimization is hospital surgery scheduling. Each surgery must be coordinated with available operating rooms, surgeons, anesthesiologists, nurses, and equipment — all within strict time constraints. This is a massive operation. When you are given a time for the operation, you are linked to several factors: with certain operating theaters, doctors and nurses. Then what happens if an operation is delayed? Another patient cannot be operated. Traditionally, this can’t be solved. Therefore, if one surgery is delayed, it can cascade through the schedule, affecting multiple patients and staff. The number of possible combinations becomes overwhelming, especially in large hospitals.

This is where traditional methods break down. The complexity is simply too high to handle manually or through brute-force calculations. Instead, hospitals need smart optimization techniques that can adapt, prioritize, and find efficient schedules — improving both resource use and patient outcomes.

Inspired by nature

Additionally, bio-inspired algorithms can be implemented in such problems. They are, as the name indicates, based on nature. Ripon explains that there could for example be a parallell between the human immune system and email spam detection.

That is because our immune system protects us from pathogens, by sorting them out. Inside the body, there are still helpful, “good” pathogens. In the same way, emails that are detected as “bad” are sorted into the spam folder. That means the email algorithm can differentiate between useful and harmful, Ripon explains.

Moreover, when ants detect food, they return to the nest while depositing a pheromone, which helps the next ant to detect the same food. If several ants find a food source in different places, the closest one will return to the nest first. Therefore, the next ones will follow in its steps.

– We take inspiration from nature – humans, ants, birds, and then we develop those ideas into algorithms, Ripon explains.

Detecting fake news

Recently, Ripon published a paper on detecting fake news in social media, based on an artificial immune system, using a negative selection algorithm.

This method is inspired by the the biological immune system, generating a set of detectors that can distinguish between “normal” and “abnormal” patterns in a set of data.

– The idea is to collect a list of fake news online, and then implement it in the real world. The algorithm will be able to detect the fake news, Ripon explains.

– Could do a lot in the medical field

Nowadays, he’s also trying to implement quantum algorithms with evolutionary algorithms.

– Usually, when you hear about quantum technology, you think you’ll need a quantum computer. But we’re not actually sure when we can get one in our hands. My idea is to use the quantum concept in a classical algorithm that can be applied to classical computers.

– Nobody actually knows how to use quantum in their everyday life. My dream scenario is for people to be able to use quantum computing like their laptop. That’s what’s missing in the research field.

Ripon would also like to apply quantum technology to the medical domain, for example in image segmentation or brain tumor detection. – I would like to implement techniques that can handle uncertain delays and update the hospital scheduling automatically. You could probably do a lot in the medical field.

Kazi on QAI in Trondheim

solvese on 19. March 2025

I recently attended and served as a panellist at the 2025 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (IEEE SSCI 2025) conference in Trondheim. I represented Oslo Metropolitan University (OsloMet) in a panel session titled “Quantum Computational Intelligence and AI” on Wednesday, March 19, 2025. The panel aimed to explore the rapidly evolving intersection of quantum computing and artificial intelligence (AI), focusing on computational intelligence (CI) techniques and their practical implications.

My contribution to the panel centred around the theme “Quantum AI: Hype vs Reality,” where I highlighted key insights into distinguishing genuine advances in Quantum AI from exaggerated claims. I aimed to clarify its realistic potential and limitations.

During the discussion, we engaged in dynamic conversations covering a range of important topics, including Quantum Evolutionary and Fuzzy Systems, quantum-inspired optimization methods for decision-making, real-world applications of Quantum Machine Learning (QML), Hybrid Quantum Genetic Algorithms (HQGA), and the role of Quantum CI in enhancing human-machine collaborative learning environments.

Participating in this event provided an excellent opportunity to represent OsloMet, exchange knowledge with leading researchers and practitioners, and gain valuable insights into future directions and challenges in Quantum AI and Computational Intelligence. This experience highlights the importance of active collaboration and ongoing research at the intersection of quantum technologies and AI—areas to which OsloMet is committed to advancing.

Kazi Ripon

Tankar til høgre

solvese on 12. March 2025

Vi synest det er stas når politikarar viser interesse for gryande kvanteteknologi – anten dei kjem frå høgre ellser venstre, posisjon eller opposisjon.

Torsdag 6. mars hadde Høgre sin nærings- og utdanningfraksjon invitert ein del fagfolk og leiarar i feltet til å dele sine tankar om Norge si rolle i dette. Den eine politikaren som var til stades gjennom møtet, Nikolai Astrup, fekk mange innspel – også frå oss i kvantehuben.

I forkant av møtet hadde fraksjonen bede om eit lite skriftleg innspel. Dette innspelet kan du finne nedanfor. Bildet er tatt av Olav Johan Øye.

Nokre tankar om kvanteteknologi i Norge.

Mykje har alt blitt sagt om kvanteteknologi i Norge. Spesifikt vil eg gjerne trekke fram dokumenta Bidrag til ein norsk strategi for kvanterekning, som handlar om kvanterekning (quantum computing) spesifikt og Quantum Technology in Norway. Proposals for a National Funding Strategy, som tar for seg ny kvanteteknologi generelt.
FN har gjort 2025 til det internasjonale året for kvantevitskap og -teknologi. Dette skuldast nok ikkje berre at det er omtrent 100 år sidan kvantefysikken blei til; det har nok også med saka å gjere at vi internasjonalt har sett store og lovande gjennombrott innan kvanteteknologi dei siste åra. Som ein konsekvens av det kallar den andre kvanterevolusjonen, kan ny kvanteteknologi kan komme til å endre verda.


Når vi pratar om den andre kvanterevolusjonen, er dette også ei nyttig påminning om at der har vore ein første kvanterevolusjon. Denne har gitt oss teknologiar som laseren – med alt den blir brukt til, diagnostiske verktøy som magnet-tomografi (MR) og andre typar spektroskopi og mikroskop som gjer oss i stand til å sjå ting heilt ned på atomær skala. Kvantekjemi dannar mykje av grunnlaget for farmasi og kjemisk industri. Kvantefysikken gjer oss i stand til å forstå korleis fast materie er bygd opp, noko som i sin tur ligg til grunn for halvleiarteknologi som solceller, transistorar og integrerte kretsar. Og teorien gjer oss i stand til å forstå atomkjernen – og korleis vi kan hauste energi ut av denne, til både fredelege og særs ufredelege føremål.


Så det er inga overdriving å sei at kvanteteknologi alt har endra verda – på godt og vondt. Det kan komme til å skje igjen, og det må vi vere førebudde på.
Ein kan dele inn den gryande kvanteteknologien i tre hovudretningar:

  • kvanterekning (quantum computing), berekningar som blir implementert på ei kvantedatamaskin,
  • kvantemåling (quantum sensing and metrology) og
  • kvantekommunikasjon.

Slik eg ser det, er den retninga som på sikt vil kunne ha dei største konsekvensane kvanterekning. Ein grunn til det er problemet med at ei kvantedatamaskin vil kunne brukast til å implementere metodar som lett kan knekke mykje av dagens kryptering.


Men meir generelt – og positivt – har det også med evna til å gjere berekningar, framskrivingar, simuleringar og dataanalyse å gjere. Metodar og verktøy for å gjere slike numeriske analysar er noko vi har gjort oss heilt avhengige av, ikkje berre innan tradisjonell forsking. Vi gjer tunge berekningar når vi melder veret, lagar klimamodellar, planlegg infrastruktur, leitar etter mineral og olje, set opp logistikk-nettverk og mykje meir. Og innsamling og analyse av data blir berre viktigare og viktigare.
Mange problemstillingar blir fort krevjande å handtere – sjølv med superdatamaskinar. Men vi veit at ein del problem kan løysast meir effektivt på ei kvantedatamaskin – gjerne også med lågare energiforbruk. Ein del flaskehalsar kan bli unngått med tilgang til større kvantedatamaskinar som gjer færre feil enn dei vi har no.


Vi veit ikkje når slike datamaskinar vil vere tilgjengelege. Men vi veit at store, internasjonale, USA-baserte selskap som IBM, Google og Microsoft, satsar tungt. Og det er grunn til å tru at det også blir satsa i Kina. EU har investert mange euro. Det blir ikkje berre investert i utvikling av kvante-maskinvare, men også i korleis denne kan brukast – altså utvikling av nye algoritmar, nye bruksområde, programvareutvikling og så vidare.


Mykje av teknologien som blir utvikla, vil vere proprietær. Både kommersielle og nasjonale globale aktørar ønsker både konkurransefortrinn og makt. Eg trur det vil vere risikabelt for Norge å gjere seg avhengig av kommersielle og ikkje-europeiske aktørar med openberre eigeninteresser.


Spesielt er det mykje å vinne på å gå inn i forpliktande samarbeid med dei andre nordiske landa. Det skjer lite i Norge. Rettnok har regjeringa lova pengar, men det er langt fram samanlikna med kva dei får til i Sverige, Finland og Danmark. Her bidrar både offentlege og private investorar bidrar med store beløp, og ein har alt lukkast med mykje. I Norge vil vi neppe sjå tilsvarande private investeringar. Men vi har sjansen til å spele ei rolle om vi vel å ta aktiv og forpliktande del i eit nordisk kvante-teknologisk samarbeid. Dette kan gjerast på ein måte som kompletterer den utviklinga som alt skjer i Norden.
Kvanteteknologi har påverka moderne historie meir enn dei fleste anar. Og gryande kvanteteknologi vil kunne føre til nye store endringar. Dette gjeld ikkje minst kvantedatamaskina. Ho vil kunne skape utfordringar når det gjeld kryptering og datatryggleik, men også bidra til ny teknologiutvikling og løysing av store utfordringar som vi står overfor. I mange land har ein innsett dette og investert tilsvarande. Norge er ikkje eitt av dei landa. Men saman med dei nordiske landa kan vi framleis velje å ta del i utviklinga og påverke ho på ein måte som er til beste for oss og demokratiet vårt.

Sølve Selstø

Professor i fysikk ved OsloMet – storbyuniversitetet og vitskapleg kontakt ved OsloMets kvantehub

Frå sidelinja til ministerbesøk.

solvese on 19. December 2024

Now in Descember our department celebrates its 40 years anniversory. As part of the celebration, a book highlighing various aspects of our diverse activitiy has been written. One of the pieces which makes up this antology is about our Quantum Hub – how it got started. Below you will find this piece, which is written in Norwegian.

Dei som har jobba på teknologi-utdanningane ved OsloMet lenge, eller rettare: dei som har jobba både på Høgskolen i Oslo, Høgskolen i Oslo og Akershus – og kanskje til og med Oslo Ingeniørhøgskole, huskar nok ei tid der matematikarar og fysikar måtte finne seg å stå eit stykke unna sentrum når det blei snakk om forsking.

«Forskinga må jo vere relevant for utdanninga», blei vi fortald – utan å få noko godt svar då vi spurde korleis realfag kunne vere irrelevant på ei ingeniørutdanning. Det var glissent med interne forskingsmidlar. Etableringa av ei forskingsgruppe innan matematisk modellering blei aktivt trenert, og dialogen med fakultetsleiinga var ikkje alltid like konstruktiv. Mange av oss tok til takke med å avgrense forskinga si til det som skjedde inne i sitt eige vesle lønnkammer. Og dei fleste av oss var små, faglege øyer.

Det vår då, då vi skulle tilsette nye kollegaer innan realfag i 2018, at Simen Bræck kom opp med idéen om å lyse ut ei stilling innan kvanteinformasjonsteknologi. Tanken resonnerte med store delar av fagmiljøet – også med Tulpesh Patel, som var gruppeleiar den gongen. Sjølv om idéen om kvantedatamaskiner går heilt tilbake til 80-talet, var tidspunktet gunstig: Vi hadde sett nye teknologiske gjennombrott på feltet; vi såg konturane av det som no blir kalla den andre kvanterevolusjonen. Og vi såg eit fagfelt som ikkje berre handlar om fysikk og matematikk, men også informasjonsteori, programmering, tungrekning, elektronikk og kjemi. Ei slik satsing kunne kanskje hjelpe  individualistiske, disiplin-lojale realistar til å finne noko å samle seg om? Bygge bruer mellom øyane? Det var også ein hyggeleg bonus at fagfeltet overlappar med maskinlæring og kunstig intelligens; kanskje kunne kvante-prefikset også gjere oss attraktive for det dynamiske og framstormande KI-miljøet vårt?

Søkarlista til den aktuelle stillinga var vill; det kom inn mange søknader frå forskarar med CV-ar mange av oss drøymer om å ha ein dag. Og den som stod igjen då støvet la seg, var Sergiy Denysov. I tillegg til solid fagleg bakgrunn, imponerte han med sterk vilje til samarbeid – på tvers av disiplinar. At vi, omtrent på same tida, også fekk inn matematikaren Marco Matassa, som også hadde solid bakgrunn frå teoretisk fysikk, til å forske på kvantegrupper bidrog også til å gjere at framtida såg lys ut.

Vi er glade for at Laurence Habib og André Brodtkorb, som då var institutt- og gruppeleiar, tidleg såg verdien i å satse på dette fagfeltet – og heilhjarta støtta opp om initiativet som leidde fram til etableringa av kvantehuben vår. Dåverande dekan og noverande prorektor, Carl Thodesen, gav også verdifull drahjelp. På initiativ frå Laurence og André heiv vi ut snøret og søkte om strategiske midlar hausten 2021. Det nappa litt, men storfisken glapp. Men, som Nils Arne Eggen så treffande sa det: «There is hope in a hanging snore». Vi fekk både napp og storfisk då vi kasta snøret ut igjen på nytt våren etterpå.

Med desse midlane såg vi for oss at landet med mjølk og honning skulle opne seg. No fekk vi dei nødvendige ressursane til å lage navet i kvante-hjulet vi såg for oss – til å knyte til oss kollegaer og fagfolk både internt og eksternt. Med fokus både på kvanterekning (quantum computing) spesielt og på kvantefysikk og -teknologi generelt.  Med denne tildelinga hadde vi lukkast i å vise at desse sære disiplinfaga våre faktisk har strategisk – og teknologisk – relevans og verdi. For dei av oss som har kjent på frustrasjon over å ikkje lukkast med å forklare dette for kollegaer og personar høgare oppe i systemet tidlegare, smakte dette ekstra godt.

Om framtida såg lys ut, blei ho ikkje mørkare då vi fekk inn enda ein matematikar eit par år seinare: Andre Laestadius fann vegen frå Hylleraas-senteret på Universitetet i Oslo til oss nede i sentrum. Med seg hadde han finansiering frå det europeiske forskingsrådet som har gjort han i stand til å etablere ei solid og aktiv forskingsgruppe. Forskinga innan dette prosjektet, som heiter REGAL,  ligg i skjæringspunktet mellom  matematikk, kjemi og kvantefysikk. Andre og gjengen hans passa som hand i hanske inn i huben vår!

No har OsloMets kvantehub eksistert i nokre år. For å sitere dei udøydelege orda til Spidermans forsterfar: «With great power comes great responsability». Som eit slags «korrolar»: «Med finansiering kjem ei forventing om å levere». Har vi levert?

Vel, det svir at vi ikkje har klarte å «svi av» alle dei årlege strategiske midlane dei første åra. Dette skuldast slett ikkje mangel på idear eller ambisjonar; det har ikkje vore vanskeleg å sjå for seg gode måtar å så desse midlane på. Underforbruket skuldast at det viste seg mykje vanskelegare å få tilsett folk enn det vi trudde. Vi prøvde så godt vi kunne å ikkje la fråværet av nøkkelfolka vi ønskte oss redusere kvante-aktiviteten vår.  Og vi har vore aktive. Stikkord: Workshops, studieturar til Göteborg og Helsinki, innkjøp og avduking av faktiske kvantedatamaskinar, intervju, kronikkar og mediaoppslag, stand på jenter og teknologi-messa, podcasts, lunch-seminar, master-oppgåver, mange nye PhD-prosjekt, besøk av skuleklassar og av folk frå næringsliv, Arendalsveka, inviterte føredrag hos organisasjonar og bedrifter, Forskingsdagane, ny lærebok, kvantebibliotek, Simula-samarbeid … Der vi før ikkje hadde nokon relevante kurs å tilby, har vi no tre kurs som startar på «kvante» – eitt på bachelor-nivå, eitt på master-nivå og eitt etter- og vidareutdannings-kurs. Og, ikkje minst, vi har vore så heldige at vi har fått inn nytt blod frå Nederland – nærare bestemt Yves Rezus, som har vald å bruke sabbatsåret sitt i huben vår.

Og vi har blitt lagt merke til. For mange av oss var det nok ein slags kulminasjon – ein foreløpig ein – at ikkje mindre enn tre ministrar valde å ta turen til huben vår for å kunngjere at regjeringa vil settet av 70 millionar kroner per år til forsking på kvanteteknologi. Det var ein grunn til at dei, forsvarsministeren, digitaliseringsministeren og ministeren for forsking og høgare utdanning, kom hit. Neste gong tar dei kanskje med seg utdannings- og helse-ministeren også.

Så då har vi vel grunn til å vere fornøgde? Kanskje. Men der er meir som må gjerast. Kvante-fokuset har ført til tettare forskingssamarbeid – ikkje minst med det nemnde KI-miljøet. Seinast i oktober stod Pedro Lind, med god hjelp frå Maryam Kaviani, for eit særs vellukka Nordic Quantum For Life Roundtable-arrangement på Holmenkollen. For tida har vi to PhD-prosjekt i skjæringspunktet mellom kvanterekning og maskinlæring, og enda ein stipendiat startar neste år. Og vi ser ei viss interesse frå andre institutt og eksterne partnerar. Men vi vil meir. Potensialet er langt ifrå saturert.

Nyleg har vi vore så heldig å rekruttere Vegard Falmår til eit PhD-prosjekt, leia av vår eigen Andre Laestadius og Kristin Bergaust frå estetiske fag, om formidling og visualisering av kvantefysikk og -kjemi. Kanskje er dette starten på ei ny og viktig retning innan kvante-aktiviteten vår – ei som også vil trekke vekslar på filosofi og erkjenningsteori. Med god og vakker formidling som produkt.

Når det gjeld formidling, å få folk flest interessert i kvante-ting, har vi eit veldig langt lerret å bleike. Relevansen av kvantefysikk og -teknologi er tungt underkommunisert i grunnskulen og i den vidaregåande skulen. Det vil ta lang tid å rette opp i det. Men vi prøver. Og vi må fortsette å prøve.

Måtte kvante-eventyret på OsloMet vil vare i mange, mange år framover.

Seminar: Eva Lindroth and the Nobel prize

solvese on 22. October 2024

It is a pleasure to invite you all a seminar with prof. Eva Lindroth from Stockholm University.

Her background is with atomic, molecular and optical physics. Her contributions to the field is diverse and impressive. She is also a member of the Royal Swedish Academy of Sciences, Vice Chair for the class of Physics.

In this seminar she will tell us about the Nobel prize – naturally with emphasis on the physics prize. We will hear about how the laureates are elected. And she will tell us about particularly famous laureates such as Curie, Einstein and Meitner. Meitner is, perhaps, the most grave omission ever made when it comes to the physics prize.

Much of Eva’s research is very closely related to this year’s and last year’s Nobel prizes, the latter being awarded within the field of attosecond physics with her fellow Swede Anne L’Houllier as one of the recipients. This year’s prize is, of course, particularly interesting to our colleges at the AI group – highlighting the close connection between physics and AI.

Time: Wednesday 30th from 12.00

Place: PS439 in P35 (We will try to find a larger room if need be)

On behalf of the MatMod group and the Quantum Hub,

Sølve

A very pleasant visit

solvese on 3. October 2024

Image credit: Christen Krogh.

We love having visitors at our Hub. Monday September 30th, we had particularly distinguished ones: Karianne Tung (minister of digitalization), Bjørn Arild Gram (minister of defence) and Oddmund Hoel (minister of higher education and research) came by.

The occasion was a budget leak: The government will allocate 70 million kroner annually to quantum tech. This funding will be allocated via the Research Council.

It is truly great to see that the efforts made by the Norwegian community on raising quantum awareness hasn’t gone unnoticed by the government.

This was a good day at the office!

Read more about it in today’s Klassekampen,

https://klassekampen.no/artikkel/2024-10-03/kvantesprang-for-kvanteforskning

and on our own pages,

https://www.oslomet.no/om/nyheter/storsatsing-kvanteteknologi

Seminar: Yves Rezus

solvese on 19. September 2024

It is a true pleasure to invite you to a seminar with our guest researchers Yves Rezus. Yves is spending this academic year on sabbatical and has chosen to come to us!

Do come and listen!

Abstract:

Encounters with single-quantum emitters

Yves Rezus

Amsterdam University of Applied Sciences (AUAS)

Single-quantum emitters are the smallest possible light sources. They consist of trapped atoms, molecules or engineered nanostructures, which emit one photon at a time. Research in single-quantum emitters has taken an enormous surge in the past few decades, leading to applications ranging from biological imaging to quantum computing.

In this talk I will give an experimental perspective on single-quantum emitters, focusing on what it takes to observe them in the laboratory and to exploit their properties in real-world applications. Along the way we will see what single-quantum emitters can teach us about fundamental quantum mechanics.

Hjelp med kommunikasjon

solvese on 2. September 2024

Vi er veldig glade for å ha fått Noa Cecilie Sæther med på laget! Noa studerar journalistikk på andre året hos oss på OsloMet. I tida framover vil ho hjelpe oss med reportasjar, bilder, tekst og anna som har med kvante-aktiviteten vår å gjere.

Velkommen, Noa!