Danske forskere har gjort kvantecomputere billige

Fysikere fra Københavns Universitet har som del af universitetets samarbejde med Microsoft muligvis løst en gordisk knude i udviklingen af kvantecomputere. De har bygget en todimensionel platform for kvantebits, der både er stabile og mulige at masseproducere. Resultatet er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Opdagelsen åbner for helt nye muligheder. Det bliver for eksempel muligt at producere kvantebits – også kaldet qubits – med den samme teknik, som man bruger til at producere de nuværende kredsløb med – og det vil alt andet lige gøre det billigere at producere kvantecomputere.

– En kæmpe fordel ved vores komponent er, at man kan masseproducere den. Vi kan designe et stort kompliceret system af kvantebits på en helt almindelig laptop og så få det fabrikeret med den gængse teknik, man bruger til at lave kredsløb til almindelige computere med, siger hovedforfatter og postdoc Antonio Fornieri fra Center for Kvanteelektronik (QDev) under Niels Bohr Instituttet.

Robust og stabil

En anden fordel ved den nye komponent er, at den er todimensionel. Det gør den mere robust og stabil end nuværende teknologier. En af de største udfordringer for forskerne rundt om i verden er netop at udvikle en kvantebit, der er stabil nok til, at kvantecomputere kan nå at udføre komplicerede beregninger, inden kvantetilstanden forsvinder, og den lagrede information i bitsene går tabt.

– Vores prototype er et stort første skridt hen imod at bruge denne type system til at lave kvantebits, der er beskyttet mod forstyrrelser. Lige nu mangler vi stadig en smule finpudsning – vi kan stadig forbedre designet og materialerne, men potentielt er det en perfekt struktur, vi står med, siger Antonio Fornieri.

Frugtbart samarbejde med Microsoft

Gennembruddet understreger produktiviteten af det samarbejde mellem Københavns Universitet og Microsoft, som blev etableret i 2017. Samarbejdet blev intensiveret og udvidet med åbningen af Microsoft Quantum Lab Copenhagen i 2018, som har trukket talenter til sig fra såvel Københavns Universitet, DTU og rundt omkring i Europa.

Den nye komponent er bygget i partnerskab med forskere fra University of Chicago, ETH Zurich, Weizmann Institute of Science og Microsoft Quantum Lab på Purdue University.

Om kvanteteknologien …

Kvantecomputere er baseret på kvantemekanikkens love og forventes at have en helt usædvanlig regnekraft. I nogle tilfælde vil den i løbet af få minutter kunne lave beregninger, som vil tage en traditionel computer århundreder.

Hvor almindelige bits i traditionelle computere består af enten 0- eller 1-taller, kan kvantebits være 0 og 1 samtidig. Denne tilstand kaldes en superposition, og det er den, der vil gøre det muligt for computeren at lave hidtil uhørte mængder af beregninger.

Niels Bohr Instituttet er blandt verdens førende inden for kvanteforskning. Antonio Fornieri (postdoc) og Alexander M. Whiticar (ph.d.-studerende) er ansat gennem samarbejdet mellem Københavns Universitet og Microsoft Quantum Lab Copenhagen. Samarbejdet fokuserer på at udvikle en topologisk kvantecomputer. Charles Marcus er centerleder på Microsoft Quantum Lab Copenhagen og professor på Niels Bohr Institutet.

Danske forskere har gjort kvantecomputere billige