Det har gått fyra år sedan Chalmers tekniska högskola i Göteborg startade sitt projekt att bygga en kvantdator. I år fick de nya pengar från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Budgeten nästan fördubblades till 80 miljoner kronor och gruppen har nu kunnat öka hastigheten och omfattningen på arbetet.
– Vi koncentrerar oss på att göra kvantbitarna bra snarare än att göra många, säger projektledaren, professor Per Delsing.
Läkemedel och flyg kan hjälpas
En vanlig dator är binär, med sin kapacitet i bitar som kan ha värdet noll eller ett. En kvantdator har istället sin kapacitet i kvantbitar som kan ha både värdet noll och ett samtidigt. Det betyder att antalet tillstånd, eller möjliga kombinationer, mycket fort kan ökas till ett enormt stort tal.
– Det här gör att man kan få in mycket mer information, säger Per Delsing.
Utvecklingsarbetet är inte färdigt. Det som hägrar är en framtid där till exempel problem med väldigt många möjliga lösningar – det så kallade optimeringsproblemet – kan lösas så att man snabbt får fram bästa möjliga lösningen.
– Har man väldigt många möjligheter så har man inte tid att räkna ut svaret för varje enskild möjlighet. Vårt exempel var flyglogistik: Hur gör man på bästa sätt när man har ett visst antal flygplan, besättningar och destinationer, säger Per Delsing.
Ett annat användningsområde skulle kunna vara inom läkemedel eller kemisk industri. Båda byggs utifrån stora molekyler med många bindningar och en vanlig dator har svårt att hantera sådana. Kvantdatorn med sin större kapacitet skulle kunna simulera de här stora molekylerna.
Hård konkurrens
2019 meddelade Google att deras kvantdator lyckats lösa en uträkning på 200 sekunder, drygt tre minuter. En vanlig men supersnabb dator skulle behöva 10 000 år för samma lösning, sades då. Den siffran underkändes visserligen av konkurrenten IBM som sa att den verkliga tiden var två och en halv dagar, men det var fortfarande ett stort språng. En viktig person, John Martinis, som var med om bygget av Googles kvantdator bistår nu istället Chalmers-gruppen.
I dag har Chalmers-gruppens kvantdator en kapacitet på fem kvantbitar. När de löste ett delproblem förra året hade den två.
Men konkurrensen är hård. Det pågår arbete i Kina, USA och Europa. Det är både akademisk forskning, statlig utveckling och satsningar hos storföretagen. Hur går det för Chalmers i det racet?
– Det är för tidigt att gissa vem som vinner, säger Per Delsing.
– När vi kommer upp i 56 kvantbitar som Google hade i sin kvantdator så kommer vår att klara saker bättre eftersom den har bättre kvantbitar.
Och hur lång tid är det dit?
– Vi har lovat att vi om sex år ska ha 100 kvantbitar, säger Per Delsing.
Det här är kvantvärlden
Tekniken bygger på kvantfysiken, ett system av naturlagar och teorier som gör det möjligt att förutsäga och beräkna skeenden i atomernas och partiklarnas värld. I början på 1900-talet var det teorier, men de har bekräftats och har senare visat sig gälla även i stora sammanhang även om de oftast inte märks på de skalor vi kan uppfatta med våra sinnen.
I kvantfysikens märkliga värld råder osäkerhet och slump. En partikel kan sägas vara på två ställen samtidigt, ända tills man mäter den och slår fast dess position. En ljuspartikel kan färdas längs två banor samtidigt. Det kallas superposition.
Partiklar kan befinna sig på mycket långt avstånd från varandra och ändå förändras samtidigt, utan någon känd förbindelse mellan dem. Det kallas sammanflätning.
Förra året kom rubriken att forskare uppmätt så kallade kvantfluktuationer. Det är rörelser på extremt liten skala men de gick ändå att mäta i en spegel som vägde kilon. “En fluktuation, en knuff, är lika mycket mindre än en väteatom som en väteatom är mindre än oss själva”, som en fysiker vid Stockholms universitet uttryckte saken i SVT.
Den “första kvantrevolutionen” i mitten på 1900-talet ledde till bland annat lasern och transistorn, där man använde sig av kvantfysiska egenskaper. Den andra kvantrevolutionen pågår nu, med datorer, avlyssningssäkra system och extremt känsliga mätmetoder. Vad gäller kommunikation och sensorer beskrivs läget som mycket nära kommersialisering. Men själva datorerna är inte redo än.