Forskning i kvanteteknologi ved -273 ℃

Danmark er et hotspot for kvanteteknologi, hvor man er en del af den absolutte forskningselite. Senest har NATO valgt at placere et nyt kvanteteknologi-center i Danmark ved Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet. Siemens Fonden har støttet vigtig forskning inden for feltet i et projekt om at koble mikrobølgefotoner med kunstige atomer, hvilket udgør et vigtigt element i at skabe en stabil kvantecomputer. 

Vi skal faktisk køle vores enheder ned til -273 grader celsius - lige over det absolutte nulpunkt - i en særlig type fryser for at undgå, at den støj der kommer fra varmen ødelægger vores utroligt sensitive kvantemålinger. Det er koldere end i det ydre rum."
Lazar Lakic, studerende på Københavns Universitet.

I de senere år er der kommet stort fokus på kvantecomputere både blandt nationer og IT-giganter som Google og IBM. Perspektiverne er store, og kvantecomputere spås at kunne revolutionere blandt andet medicinalindustrien og energisektoren, Kvanteteknologien kan derudover også bruges til nye typer af kryptering som muliggør en højere datasikkerhed.

 

”Disse maskiner erstatter ikke klassiske computere, men vil blive brugt i tillæg til de algoritmer, som er svære at løse for en klassiske computer, fx faktorisering af tal og simulering af kvantemekaniske systemer som molekyler” siger Lazar Lakic, studerende på Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet.

 

En kvantecomputer er fundamentalt forskellig fra en klassisk computer, hvor kvantebits afløser de traditionelle transistorer. Her udnytter man kvantemekaniske fænomener som superposition og kvantesammenfiltring til at udføre beregninger. Indtil for få år siden var fokus hovedsageligt på at optimere disse kvantebits i forskellige materialer. Nu er fokus langsomt ved at rykke sig til at koble flere kvantebits sammen bl.a. ved hjælp af såkaldte superledende resonatorer. 

Kvantespring med kvanteprikker

Projektet som Siemens Fonden har støttet, går ud på at koble mikrobølgefotoner med kunstige atomer, kaldet kvanteprikker, der kan bruges som kvantebits.

 

”Det gør vi ved at fabrikere en særlig type superledende resonatorer koblet til kvanteprikker på halvlederchips. De superledende resonatorer fanger enkelte mikrobølgefotoner ved udvalgte frekvenser, som kan koble til enkelte elektroner i vores kvanteprikker. Denne form for kobling åbner op for et væld af muligheder som simulation af molekyler, højsensitive kvantesensorer og sidst men ikke mindst potentielt skalerbare kvantebits.”

Siemens Fonden – læs mere og ansøg

Siemens Fonden støtter hvert år projekter, forskning, uddannelsesophold mm. ved at udstede legater til ansøgere, som overholder specifikke krav. På vores side om fonden kan du lære mere om, hvorvidt du lever op til kravene for at modtage støtte, og hvordan du ansøger.

Elektrisk støj i absolut kulde

”Her på Niels Bohr Instituttet forsker vi i kvantematerialer og kvantebits til en fremtidig kvantecomputer. Målinger til denne type teknologi og eksperimenter foregår ved ekstreme temperaturer. Vi skal faktisk køle vores enheder ned til -273 grader celsius - lige over det absolutte nulpunkt - i en særlig type fryser for at undgå, at den støj der kommer fra varmen ødelægger vores utroligt sensitive kvantemålinger. Det er koldere end i det ydre rum,” fortæller Lazar Lakic.

 

På trods af at målingerne er sensitive og skal skærmes fra støj, indgår der stadigvæk meget måleudstyr, som skal sende, dele og forstærke signaler de rigtige steder igennem kryostaten. Specielt at forstærke det elektriske signal fra eksperimentet forårsager støj, da en forstærker ikke er et passivt elektrisk element.  Her bruges en helt særlig mikrobølgekomponent kaldet en ‘’cirkulator’’, der som en elektrisk hyrde omdirigerer uønskede refleksioner og støj fra forstærkeren, så man opnår det bedst mulige signal.

 

Siemensfonden har konkret støttet med indkøb af tre cirkulatore, hvilket har åbnet op for, at man kan intensivere forskningsaktiviteter inden for feltet.

 

”Kvantecomputeren har en potentielt fænomenal regneevne og kan i fremtiden få stor indflydelse på alt fra grøn omstilling i form af optimering af kemiske processer, til udvikling af ny medicin og eksotiske materialer. Vi er utrolig glade for at kunne skabe værdifuld international forskning her på Center for Quantum Devices ved Niels Bohr Instituttet,” slutter Lazar Lakic.