Svensk jättesatsning på kvantdatorer

Chalmers kvantprocessorer byggs på ett mikrochip som kan försätta enstaka fotoner i kvanttillstånd. Att koppla ihop många kvantbitar är relativt lätt, men att kontrollera dem och att göra felkorrigeringar är en stor utmaning. Bild: Johan Bodell/Chalmers

Chalmers kvantprocessorer byggs på ett mikrochip som kan försätta enstaka fotoner i kvanttillstånd. Att koppla ihop många kvantbitar är relativt lätt, men att kontrollera dem och att göra felkorrigeringar är en stor utmaning. Bild: Johan Bodell/Chalmers

Nästa stora datorrevolution förutspås bli kvantdatorer. Över hela världen satsas det stora summor på utvecklingen av dessa maskiner som kommer att få dagens datorer att framstå som miniräknare från 1970-talet. Det gäller alltså att hänga med så man inte står där med en förlegad teknik. Så tycks allt fler resonera, och många stora aktörer som Google och IBM bedriver intensiv forskning och utveckling av kvantdatorer.

Och i Sverige ska vi inte vara sämre. Vi har alltid haft en förmåga att ligga i teknikens framkant och en satsning på kvantdatorer ligger i tiden.

Chalmers har nu fått en miljard kronor, bland annat från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, till ett kvantdatorprojekt. Ett 40-tal forskare ska arbeta med den nya tekniken och målet är att bygga en kvantdator med minst 100 kvantbitar. Det är en stor satsning och förhoppningen är att Sverige ska bli världsledande inom området.

Själva idén är att ersätta den vanliga datorns ettor och nollor med kvantmekaniska motsvarigheter. En traditionell dator arbetar på sin lägsta nivå med bitar, där en bit kan vara ett eller noll. Ungefär som en lampa kan vara tänd eller släckt. Kvantbitar är inte lika begripliga - de kan vara både ett och noll samtidigt. Som en lampa som är både tänd och släckt. Vilket visar hur märklig kvantvärlden är jämfört med den värld vi upplever.

Enkelt uttryckt innebär det att en kvantdator kan räkna ut flera saker på en gång. I en vanlig dator kan fyra bitar representera ett tal från 0 till 15 beroende på vilka bitar som är ett och noll. I en kvantdator representerar fyra kvantbitar alla tal från 0 till 15. Samtidigt. Det betyder att den kan göra en enda beräkning där en vanlig dator måste göra 16 beräkningar. Och denna överlägsenhet fördubblas med varje ny kvantbit.

Fyra bitar i en vanlig dator kan utgöra något av talen från 0 till 15 (0000-1111 i det binära talsystemet). Fyra kvantbitar kan representera alla talen samtidigt.

Fyra bitar i en vanlig dator kan utgöra något av talen från 0 till 15 (0000-1111 i det binära talsystemet). Fyra kvantbitar kan representera alla talen samtidigt.

Rekordet idag har förmodligen IBM med 50 kvantbitar. Det är dock ett inte helt stabilt experimentsystem.

När halvledaren uppfanns för snart 100 år sedan kunde ingen föreställa sig att det skulle leda till saker som mobiltelefoner, Google och kryptovalutan Bitcoin. Vad kvantdatorns framtida motsvarigheter blir har vi knappast fantasi nog att föreställa oss. Förhoppningsvis är Sverige i alla fall med i matchen.

Fakta: 
Kvantteknik
En kvantegenskap som partiklar kan ha är spinn. Det är inte samma sak som rotation, men brukar beskrivas så för enkelhetens skull. En partikel i superposition kan ha spinn åt två olika håll samtidigt. Om riktningen på spinnet anger om det är ett eller noll i en kvantdator, så kan partikeln representera både ett och noll samtidigt.

En kvantegenskap som partiklar kan ha är spinn. Det är inte samma sak som rotation, men brukar beskrivas så för enkelhetens skull. En partikel i superposition kan ha spinn åt två olika håll samtidigt. Om riktningen på spinnet anger om det är ett eller noll i en kvantdator, så kan partikeln representera både ett och noll samtidigt.

Den kvantmekaniska effekt som utnyttjas i kvantdatorer kallas superposition, vilket betyder att en partikel kan befinna sig i två tillstånd samtidigt. Den har så att säga inte bestämt sig. Ett problem är att allt möjligt kan störa den så att den förlorar sin super­position. Därför måste en partikel som representerar en kvantbit vara extremt noga avskärmad från resten av världen.

 

Det finns många andra problem som måste lösas innan kvantdatorer kommer ut på marknaden. Till exempel kräver en kvantdator enorma mängder minne när kvant­bitarna blir fler.

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter