Kvantdator i sikte?EU-anslag till nytt projekt i världsklass

– Syftet med projektet är att tillverka en prototyp av en kvantdator med 3-5 kvantbitar, “qubits”. De olika instituten, som alla ligger i forskningsfronten inom området arbetar med tre olika varianter av supraledande kvantbitar och försöker finna metoder att koppla ihop dem. Idag vet vi hur en kvantbit fungerar och det görs experiment inom konsortiet med 2-4 kvantbitar. Om någon snart lyckas koppla ihop flera olika kvantbitar med varandra till en fungerande krets blir det en stor sensation, men om fyra år kommer vi förmodligen att förstå förutsättningarna för att kunna bygga en fungerande kvantdator inom tio år, säger Göran Wendin.

Inom EuroSQIP använder man sig av fenomenet supraledning för att skapa elektriska kretsar som styrs av kvantfysikens lagar, trots att de inte är mindre än dagens datorkretsar. Priset man betalar är att de måste kylas ner till nära den absoluta nollpunkten, men vinsten är en mycket stor frihet i att själva designa och optimera dessa konstgjorda kvantbitars egenskaper. När man väl har förstått designkriterierna för små kvantmekaniska elektriska kretsar öppnas möjligheten för en fungerande kvantdator genom att integrera en stor mängd kvantbitar på liknande sätt som i dagens datorchip.

Tillsammans bildar institutionerna ett konsortium för konkret samarbete och för utbyte av information, och forskarna kommer att träffas årligen i en stor workshop.

– Forskningsarbetet är redan i full gång, och det första vetenskapliga konsortiemötet kommer vi att ha i mars 2006, fortsätter Göran Wendin, som har ansvaret för att kommunikationen mellan forskargrupperna fungerar och för rapporteringen till Bryssel.

På Chalmers är det tre personer inom Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, MC2, som kommer att arbeta med experiment och teori inom detta projekt med finansiering från EuroSQIP och under ledning av professorerna Per Delsing och Göran Wendin. Chalmers får cirka 20 procent av hela projektanslaget för forskning och koordinering.

Utvecklingen av kvantdatorer på ett chip är ett led i den framtida elektronikutvecklingen där man strävar efter allt mindre och mer avancerade komponenter – kvantkomponenter och nanoelektronik. Tekniken kommer bland annat även att kunna användas i sensorer eller för mycket känsliga mätmetoder.

Projektet EuroSQIP, European Superconducting Quantum Information Processor är ett av tre integrerade projekt inom ramen för EU-programmet Quantum Information and Processing i EUs sjätte ramprogram. EUs projektbeteckning: IST FP6-015708 EuroSQIP.

Vad är en kvantdator?
I kvantfysiken rör man sig med så små dimensioner att den “normala” fysikens lagar inte längre gäller. Man talar till exempel om elektroners vågnatur och att de kan ta två olika färdvägar samtidigt, precis som en våg på vattnet passerar båda sidorna av t ex en båt. Den grundläggande enheten i en vanlig dator är en så kallad “bit”, som har värdet
antingen “0” eller “1”. Forskare har nu lyckats framställa de första kvantbitarna som på ett kontrollerat sätt är både “0” och “1” samtidigt. En dator byggd med kvantbitar har potentialen att utforska många olika lösningar samtidigt och därigenom skulle vi få en generation supersnabba och högeffektiva datorer som kan utföra saker som är omöjliga för dagens datorer eller som vi inte ens kan föreställa oss.

En möjlighet som prövas är att bygga kvantbitar av enskilda atomer eller molekyler. Andra möjligheter är utnyttja kvanttrådar, kvantprickar eller störställen i halvledarmaterial, eller att bygga supraledande elektriska kretsar, som i EuroSQIP.

Kontaktinformation
Mer information
Professor Göran Wendin, tel: 031 772 3189
e-post: goran.wendin@mc2.chalmers.se
Docent Göran Johansson, tel: 031 772 3237
e-post: goran.johansson@mc2.chalmers.se