Nu är IBM ett steg närmare kvantdatorn

Forskningen blir alltmer ingenjörsbetonad, berättar IBM vid det årliga mötet för American Physical Society.

Forskarna vid Yorkton Heigths i USA har gjort ett flertal framsteg som gör att drömmen om den ultimata datorn kan förverkligas. Och de har valt strategi för den framtida utvecklingen: supraledande kvantbitar (kvantdatorns informationsbärande qubitar) gjorda med befintlig tillverkningsteknik.

Finessen med kvantdatorn framför dagens datorer är att den kan göra ett otal beräkningar parallellt. Detta på grund av att informationen inte bara är ettor och nollor, utan både och samtidigt. Det betyder att 250 sammankopplade kvantbitar innehåller mer information än det finns atomer i universum.

Kvantdatorn lämpar sig för att lösa problem som dagens datorer inte klarar av. Exempelvis faktoruppdelning av stora tal, vilket behövs för dekryptering. Kvantdatorn lämpar sig också för meteorologiska beräkningar och sökningar i stora, ostrukturerade databaser.

Svårigheten har varit att tillverka kvantbitar så att deras kvantmekaniska tillstånd kan kontrolleras och bibehållas. Tillstånden är extremt känsliga och försvinner efter mycket kort tid och vid minsta störning. Då gäller det att hålla liv i informationen tillräckligt länge för att hinna med programmering, beräkning och utläsning av resultatet innan det hinner bli fel.

Felen orsakas av att de extremt känsliga kvantbitarna störs av minsta gnutta värme, strålning eller materialfel. Dessutom tappar kvantbitarna lätt minnet, det vill säga sitt kvantmekaniska tillstånd, efter kort tid.

Forskarna vid IBM har löst de två problemen genom att kyla ned kvantbitarna till nära den absoluta nollpunkten och skydda dem mot elektromagnetiska fält.

På så sätt har de lyckats minska felen så mycket att det går att få ett rätt svar med enkel felkorrigering, även vid omfattande beräkningar. Och de har fått kvantbitarna att behålla sin information tillräckligt länge innan kvanttillstånden kollapsar.

Gränsen för att hinna med programmering, beräkning, felkorrigering och utlösning ligger runt hundra mikrosekunder, vilket man precis klarar av.

Vid olika experiment har man satt samman kvantbitar till fungerande logikkretsaren. Bland annat har man lyckats framställa en icke-logik (CNOT) av två kvantbitar.

IBM har valt att framställa sina kvantbitar med samma tillverkningsteknik som används för dagens mikroelektronik av kisel. Därmed blir det möjligt att tillverka kvantdatorer i stor skala utan att behöva utveckla ny fabrikationsteknologi.

Företaget säger sig nu ha kommit så långt i forskningen att man kan gå över till en mer ingenjörsmässig utveckling där målet är att förbereda tillverkning av framtidens kvantdator.