Deras router kan styra en enskild foton

2012-12-07 07:00 Ulla Karlsson-Ottosson  

Enstaka fotoner som susar fram genom kvantväxlar är en viktig byggsten i framtidens datorer och kvantinternet. Forskare vid Chalmers har byggt routern som klarar konststycket.

Världen över arbetar hundratals forskargrupper med att försöka förverkliga supereffektiva kvantdatorer. För vad annat kan man kalla en dator som samtidigt arbetar med alla alternativa lösningar på ett problem?

Det tillsynes omöjliga tricket beror på att de räknar med kvantbitar, som samtidigt kan vara både en etta och en nolla.

Årets Nobelpristagare i fysik, David J Wineland, visade att det är praktiskt möjligt att göra sådana operationer.

I USA är det främst militären som satsar stora resurser på att utveckla en kvantdator, eftersom den på nolltid skulle kunna knäcka alla hemliga kryptonycklar.

Per Delsing, professor i experimentell fysik, och hans kolleger vid Chalmers deltog i kvantdatorracet under drygt tio år.

– Vi började med att försöka koppla ihop kvantbitar, men konkurrensen var stenhård. Så vi bytte till ett område där vi kan ligga i frontlinjen och göra skillnad.

För tre år sedan började de därför skapa andra viktiga delar i framtidens kvantinfrastruktur.

– Vi har bland annat byggt en router för enstaka mikrovågsfotoner. Den kan vi använda för att styra fotoner, en och en, åt höger eller vänster, säger Per Delsing.

Omkopplingen sker på bara någon nanosekund och med en tillförlitlighet på 99 procent. Den bedriften blev Chalmersforskarna först i världen med att klara.

– Vår teknik baserar sig på tillverkning i nanoskala på kisel och går lätt att skala upp. Det betyder att man kan göra massor av fotonväxlar på ett och samma chip – det blir som en hel rangerbangård för fotoner.

Routrar av det här slaget kan fylla en viktig funktion för att styra informationen inuti kommande kvantdatorer. Eller kanske för att skicka information mellan kvantdatorer som kopplats samman i ett framtida ”kvantinternet”.

Basen i routern är en supraledande kvantbit, tillverkad av aluminium på kisel och nerkyld till 20 till 50 mikrokelvin. Den extrema kylan är ett måste för att ”få tyst på” andra mikrovågor i omgivningen.

Om en mikrovågsfoton som förs in routern stöter på en kvantbit studsar den tillbaka och går ut till vänster. En signal som skickas till routern gör kvantbiten genomskinlig. Då passerar fotonen rakt igenom och ut till höger.

Men den supraledande kvantbiten kan användas till långt mer.

– Vi använder den för att studera alla former av växelverkan mellan fotoner och materia. På så sätt går vi vidare i årets Nobelpristagares fotspår, säger Per Delsing.

Att kvantoptik ses som ett strategiskt område visar ett antal EU-projekt samt forskningsfinansieringen. Under de senaste tio åren har Chalmersforskarna tagit emot närmare 200 miljoner i anslag för olika projekt.

Det senaste tillskottet är 25 miljoner kronor i form av ett personligt anslag till Per Delsing från det Europeiska forskningsrådet ERC. Det ska användas för nästa stora utmaning: att ta fram en hel verktygslåda för att studera enstaka mikrovågsfotoner och deras växelverkan med materia. Något som på sikt kan resultera i känsligare sensorer och supernoggranna mätningar.

Men kvantdatorn då? Tror du att det någonsin går att koppla ihop de tusen kvantbitar som krävs för att få fram en sådan?

– Ja, kanske inte innan jag går i pension, men i alla fall under min livstid, säger Per Delsing, 53 år.

Ulla Karlsson-Ottosson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt