Kvantsprång mot framtidens dator

2003-04-08 23:00  
Tim Duty som deltagit i arbetet med kvantdatorn.

Jakten på den fungerande kvantdatorn pågår nu för fullt i laboratorier över hela världen, bland annat här i Sverige. Vid Chalmers i Göteborg byggs nu de första komponenterna som kan komma att sitta i framtidens superdator. Men först om tjugo år finns kvantdatorn som kan konkurrera med de konventionella datorerna.

Lockelsen hos den märkliga kvantdatorn ligger i att den kan knäcka oerhört komplexa problem på oerhört kort tid. Den kan lösa problem som en traditionell dator inte kan klara på tusen år. Och det tack vare kvantmekanikens logik som gäller i den nanometerstora världen.

Jakten på kvantdatorn sker på många tiotals laboratorier runt hela jorden. På Chalmers i Göteborg finns några av de forskare som kanske kommit längst på vägen mot en verklig kvantdator. Långt inne i en djupfryst kryostat finns den lilla, supraledande mikrokrets som kan bli nyckelkomponenten i framtidens kvantdatorer.

Forskaren Tim Duty håller i den komponent som ska bli hjärtat i framtidens kvantdator.
Foto: Lars Ardarve
Chalmers "kvantbit" har visat sig vara en av få i världen som fungerar. Komponentens hjärta är ett mikrometerlångt "hundben" av aluminium, nedkylt till någon hundradels grad över absoluta nollpunkten. På hundbenet finns den kvantpartikel, i detta fall ett elektronpar, som ska sköta beräkningarna i den framtida datorn.

Forskarna på Chalmers sektion för Mikroteknologi och Nanovetenskap har lyckats med bedriften att manipulera elektronparet, få det att överleva och slutligen mäta det. Den stora fördelen är att kvantbiten är relativt stor och kan framställas med traditionell teknik för elektroniktillverkning.

- Vi är en av några få världsledande grupper på området, säger Per Delsing utan att överdriva. Per Delsing är fysikprofessor på Chalmers och leder den experimentella delen av projektet.

Nästa steg är att knyta ihop flera kvantbitar till en fungerande dator. Det är då som kvantmekanikens eftersökta fenomen kommer att göra sig gällande. Partiklarna binds då samman i en osynlig kvantmekanisk väv, där tillståndet hos alla partiklar ändras så fort en av dem påverkas.

Fysiker och matematiker över hela världen försöker nu lära sig bemästra den märkliga väven och knyta samman kvantpartiklarna till en dator. Inom ett halvår hoppas chalmersforskarna ha satt ihop två av sina kvantbitar.

- Och om tio år kan vi ha kopplat ihop tio kvantbitar, tror Tim Duty som deltagit i utvecklingsarbetet.

Sedan är det bara att fortsätta, även om det blir svårare och svårare för varje ny kvantbit som ska fogas in i väven.

- Om tjugo år finns troligen den första kvantdatorn som består av femtio kvantbitar, spår Göran Wendin, professor vid Chalmers som också är koordinator och teoretisk forskare inom Squbit, det EU-projekt där Tim Dutys kvantbit ingår.

Femtio hopkopplade kvantbitar är ungefär så många som behövs för att få en kvantdator som är bättre än dagens, eller morgondagens, bästa datorer av konventionellt slag.

Men det är fortfarande oklart vad kvantdatorn är bäst på. Någon generell dator, som likt dagens datorer kan utföra det mesta, blir nog aldrig kvantdatorn. Men man vet att den kan dela upp tal i sina beståndsdelar, primtalen. Det var just den förmågan som startade jakten på kvantdatorn för nio år sedan.

Så värst många fler sätt för en kvantdator att räkna finns inte i dag, trots att teoretiker och matematiker letar febrilt efter en logik som kan användas för att styra kvantdatorerna.

- Men det är inget problem, lugnar Per Delsing, fysikprofessor vid Chalmers som sedan länge forskat på bland annat supraledande nanokomponenter.

- När vi väl har byggt en kvantdator kommer det att finnas algoritmer till dem.

Per Delsing tror att kvantdatorerna bland mycket annat kan användas för att lösa problem av typen väderprognoser, simulering av naturliga system, optimering av komplicerade tekniska lösningar och för att förutse egenskaper hos nya material.

- Men det är alldeles för tidigt att säga något bestämt om vilka tillämpningar kvantdatorn kan få, säger han.

Anders Wallerius

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.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt