Så ska Sverige nå världstoppen inom kvantteknik

The Wallenberg Centre for Quantum Technology (WACQT) är en offensiv tio-årig forskningssatsning som koordineras av Chalmers tekniska högskola, Lunds Universitet och KTH, med ytterligare bidrag från Linköpings och Stockholms Universitet och även från svenska teknikföretag. Målet är att hjälpa Sverige att ligga i framkant av kvantteknologins andra våg. Till forskningsprojektet söks nu ett 30-tal forskare, ingenjörer och doktorstuderande.

- Kvantteknologin är ett område som nu går in i ett nytt skede. Nu kan vi utveckla den grundforskning som gjorts under många år och göra den till användbar teknologi. Vår kvantdator kommer att baseras på supraledande kretsar och byggas på plats på Chalmers i samarbete mellan forskare inom olika discipliner, ingenjörer och branschrepresentanter. Till projektet söker vi nu fler personer, berättar Jonas Bylander, docent vid Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, avdelningen kvantteknologi, på Chalmers. Samtidigt koordineras forskningen om kvantsensorer från Lund och kvantkommunikation från KTH.

Den nya forskningssatsningen har möjliggjorts av en jubileumsdonation på 600 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Forskningsprojektet WACQT har som mål att Sverige ska bli ledande inom de fyra områden som samlas under begreppet kvantteknologi – ultrakänsliga sensorer baserade på kvantmekanik, kvantkommunikation för helt säker informationsöverföring, samt kvantdatorer och kvantsimulatorer som kan lösa beräkningsproblem på helt nya sätt och utklassa konventionella datorer. Syftet är också att finna sätt för Sverige som land att dra nytta av kvantteknologin

Intresset för kvantteknologi växer runtom i världen och stora investeringar har gjorts i bland annat USA, Kanada, Japan, Kina och flera europeiska länder. Inom EU lanseras en stor satsning inom kvantteknologi under 2019, ett nytt så kallat flaggskepp. Drivande faktorer bakom satsningarna är ett ökat behov av snabb, säker och krypterad kommunikation samt en önskan att utveckla snabbare och energisnålare datorer än dagens superdatorer.

- Vid Chalmers har vi forskat kring supraledande elektroniska nanokretsar som beter sig kvantmekaniskt – ”som om” de vore naturliga kvantsystem som exempelvis atomer – i närmare 20 år och vi har lång erfarenhet och kunskap inom området. Med den nya satsningen ska vi inte längre bara bygga komponenter, skriva och publicera artiklar, utan vårt mål är att verkligen bygga en kvantdator. Först designa och tillverka den, sedan karaktärisera den för att verifiera att den fungerar som tänkt, och till slut använda den på verkliga problem. Det är en långsiktig och spännande satsning, berättar Jonas Bylander.

Innovationer som lasern och transistorn bygger på att atomer och halvledarmaterial har kvantmekaniska egenskaper, något som har varit grundläggande för dagens informationsteknologi. Det talas nu om att vi befinner oss i början av ”den andra kvantrevolutionen”. Forskare har lärt sig att kontrollera individuella kvantsystem, såsom individuella atomer, elektroner och ljuspartiklar, med hög precision. I kvantteknologins andra våg bygger forskarna en teknologi av sådana välkontrollerade kvantsystem. Detta kommer att innebära helt nya möjligheter att skapa praktiska tillämpningar av forskningen.

En kvantdator kan angripa vissa beräkningsproblem där en konventionell superdator går bet genom att använda kvantmekanikens speciella egenskaper. Tillgången till en kvantdator skulle bland annat innebära en möjlighet att närmare efterlikna naturen inom tillämpningsområden som materialvetenskap och kvantkemi för molekyler med biologiska funktioner och även att utföra komplexa beräkningar inom optimering och maskininlärning. Idag är rekordet att kunna kontrollera 20 kvant-bitar; målet med kvantdatorn är att kunna kontrollera 100 kvant-bitar. Hur en sådan kvantdator skulle användas inom industrin vet ingen ännu, men det är något forskare tror sig ha svar på om tio år.

- Allt fler företag ser idag kvantteknologins potential att förändra samhället. Det kan handla om förbättrad AI, att skapa säkrare krypteringar för kommunikation och en mer effektiv design av både läkemedel och material. Vårt mål är att forskningen ska bli relevant och direkt applicerbar inom svensk industri, för att bidra till hela samhället. Vi har redan bra infrastruktur för att tillverka kretsarna i vårt nanotekniklaboratorium med tillhörande renrum, och vi har fantastiska mätlab. Vi kan börja arbetet på en gång, berättar Jonas Bylander.

Forskningsprojektet är en långsiktig satsning som kommer att löpa under 10 år. WACQT söker nu ett 30-tal personer till tjänster vid ett antal lärosäten runtom i Sverige. 

- Kvantförståelsen är hög på svenska lärosäten, och vi har hållit på i flera årtionden. Vi har en öppen och samarbetsvillig miljö där vi jobbar ihop för att driva forskningen framåt. Nu hoppas vi samla de med störst intresse och kunskap inom kvantteknik, nanoteknologi, mikrovågsdesign, snabba mätsystem, med mera för att vara med och bygga en kvantdator. Och i Lund och Stockholm vill vi ytterligare förstärka den ledande kompetensen inom kvantsensorer och kvantkommunikation, avslutar Jonas Bylander.

Vill du vara med och driva kvanttekniken framåt i Sverige? Läs mer om de lediga tjänsterna vid The Wallenberg Centre for Quantum Technology på www.wacqt.se och www.chalmers.se.