Så ska Lund bana väg för snabbare kvantdatorer

2020-08-04 06:00  
Professor Lars-Erik Wernersson koordinerar EU-projektet kring kvantdatorer, som är ett samarbete mellan nio europeiska universitet, forskningsinstitut och företag. Foto: Press

Kyld elektronik framtagen vid Lunds universitet kan spela en nyckelroll i utvecklingen av framtidens kvantdatorer.

Till skillnad från konventionella datorer med en processor kan en kvantdator med en processor bearbeta en rad tal tal samtidigt. Det innebär att den på några sekunder kan klara av vissa beräkningar som i vanliga fall skulle ta flera år.

Koordinerar stort EU-projekt

Transistorerna i vanliga datorer motsvaras i kvantdatorer av deras allra minsta beståndsdel, de så kallade kvantbitarna. Man har visat att det går att bygga kvantdatorer med över 50 kvantbitar, men det finns fortfarade tekniska hinder som bromsar uppskalningen.

Nu är Lunds universitet koordinator för ett EU-projekt där man har en sammanlagd budget på drygt 45 miljoner kronor för att ta nästa stora steg i utvecklingen.

Läs mer: D-Wave öppnar sitt kvantmoln för att bekämpa covid-19

– Vi tittar på kontrollelektronik och styrelektronik, vilket är ett område som vi har jobbat med väldigt länge. Vi tittar på III-V-halvledare med InGaAs – indium, gallium och arsenik. Detta behövs för att kunna ta kvantteknologin vidare, säger Lars-Erik Wernersson, professor i elektronik vid LTH, Lunds universitet.

"Man vill jobba under en kelvin"

För Ny Teknik berättar professorn hur kvantbitarna i kvantdatorerna kyls ner i stora kryostater.

– Man vill jobba under en kelvin, vilket är mycket kallt. Vid de låga temperaturerna måste man tänka sig för så att man inte utvecklar för mycket energi för då får man svårt att kyla bort det, speciellt när man ska göra systemen större. Med fler kvantbitar blir energiutvecklingen större och då blir det ett större problem att få bort värmen. Risken är att temperaturen börjar stiga, och att du då får problem med dina kvanttillstånd, säger han.

När kvantdator byggs sätts elektroniken i rumstemperatur och sedan dras kablar till kvantbitarna som är kylda till omkring -270°C. Men när systemen blir större uppstår problem med att kablarna blir för många. Lösningen, enligt professor Lars-Erik Wernersson,  är att göra elektroniken energisnål så att den kan flyttas ner i kryotanken.

Läs mer: Hon gör IBM:s ai-system 1000 gånger mer effektiva

– Då kan man göra större kvantdatorer. Detta hjälper till att göra möjliggöra skalningen. Realiseringen av en kvantdator kräver många pusselbitarm och kontrollelektronik är vår pusselbit, säger han.

Användbart även inom fler områden

Enligt Lars-Erik Wernersson har rymdelektronik ungefär samma utmaning. Där jobbar man i temperaturintervallet 40-80 kelvin. Styrtekniken som Lund utvecklar är således även användbar inom satellitkommunikation och mobilkommunikation. Ett annat tänktbart användningsområde är inom "high performance computing", där datorer kyls ner till extrema temperaturer för att göras mer effektiva. Fokus här ligger på temperaturer kring 40-80 kelvin.

– Det bygger på att man har bra transistorer. Även där ligger vi väldigt långt framme i Lund, när det gäller att få en förstärkning i transistorn – så kallad transkonduktans. Alternativt att få till transistorer som jobbar under den termiska gränsen, och vi går väl under den termiska gränsen. Den här effekten använder vi nu på kontrollelektroniken, säger Lars-Erik Wernersson.

Just nu pågår en nationell satsning med målet att bygga en svensk kvantdator vid Chalmers i Göteborg. Forskningen kring kvantdatorer som ska göras vid Lunds Universitet inom ramen för EU-projektet är ett komplement till arbetet på Chalmers.

John Edgren

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

Debatt

Läs mer