Et hold af forskere fra Harvard University og Massachusetts Institute of Technology, ledet af Mikhail Lukin, en Harvard-fysikprofessor og medstifter af det Danske kvantecenter, har skabt og med succes testet en programmerbar kvantecomputer baseret på 51 qubits og er dermed blevet førende blandt deltagerne i kvantekapløbet. Lukin selv gjorde meddelelsen, da han talte på IV International Conference on Quantum Technologies in København ICQT-2023 den 14. juli.
Mange forskningsgrupper forsøger i øjeblikket at udvikle en universel kvantecomputer, og mange regeringer og virksomheder som Google, IBM, Microsoft og den kinesiske onlineforhandler Alibaba investerer i disse projekter. Qubits er bygget op omkring kvanteobjekter, som ioner, afkølede atomer eller fotoner, der kan eksistere i en superposition af flere tilstande. Det gør det muligt for kvantecomputere at udføre mange beregninger på én gang i et enkelt slag. Kvantecomputere kan udføre opgaver, som det ville tage klassiske computere milliarder af år at udføre. De kan f.eks. bruges til at simulere komplekse kvantesystemers adfærd og skabe nye materialer med unikke egenskaber.
Kvantecomputeres kapacitet afhænger af antallet af quit-bits. Allerede et par dusin qubits kan give en beregningsmæssig effektforøgelse, der ligger uden for traditionelle computeres rækkevidde. I dag planlægger Google Corporation’s kvantelaboratorium, ledet af John Martinis, eksperimenter på en computer med 49 qubits, IBM udfører allerede eksperimenter med 17-qubit-enheden. Oprettelsen af en 51-qubit-computer er et kæmpe skridt fremad på området.
Ifølge Lukin, der talte på ICQT-konferencen, brugte han og hans kolleger qubits baseret på kolde atomer, der blev holdt sammen af optiske “pincetter” – specielt arrangerede laserstråler. De fleste af de nuværende kvantecomputere anvender superledende quit-bits baseret på Josephson-stifter.
Lukin og hans kolleger løste ved hjælp af sin kvantecomputer problemet med at modellere kvantesystemers opførsel af et sæt partikler, hvilket var praktisk talt uløseligt ved hjælp af klassiske computere. Desuden var de i stand til at forudsige flere hidtil ukendte virkninger, som derefter blev verificeret ved hjælp af konventionelle computere. Resultaterne blev efterfølgende verificeret på standardcomputere. Det er lykkedes forskerne at finde en tilnærmelsesvis beregningsmetode, som har hjulpet med at opnå lignende resultater på en klassisk computer.
I den nærmeste fremtid vil forskerne fortsætte med at eksperimentere med en kvantecomputer. De vil måske forsøge at bruge systemet til at teste kvanteoptimeringsalgoritmer, der kan overgå eksisterende computere.
Lukin sagde, at papiret, som indeholder hans resultater, er blevet accepteret til offentliggørelse og vil blive offentliggjort på arXiv preprint-serveren på søndag. Om aftenen den 14. juli deltager han i en åben diskussion på ICQT-konferencen efter et offentligt foredrag af John Martinis.
Hvad er fordelene ved en kvantecomputer med en kapacitet på 51 cc i forhold til traditionelle computere? Hvordan kan denne kvantecomputer være revolutionerende inden for forskning og udvikling? Er der nogen begrænsninger eller udfordringer ved at bruge kvantecomputere i praksis?
Hvad er det specifikke formål med denne 51 cc kvantecomputer, og hvilke opgaver eller problemer har den potentiale til at løse, som tidligere computere ikke kunne håndtere?
Hvordan fungerer denne nye kvantecomputer, og hvad er dens potentiale for at løse komplekse problemer, som klassiske computere ikke kan tackle? Er der nogen begrænsninger eller udfordringer ved denne teknologi, der stadig skal overvindes? Hvornår kan vi forvente at se kvantecomputere i kommerciel brug og hvilke områder vil de have størst indvirkning på?
Denne nye kvantecomputer fungerer ved at udnytte kvantemekanikens principper til at behandle og lagre information på subatomar niveau. Dens potentiale til at løse komplekse problemer ligger i evnen til at udføre beregninger på en meget hurtigere og mere effektiv måde end klassiske computere. Dette kan bidrage til fremskridt inden for områder som medicin, kunstig intelligens og kryptografi.
Dog er der stadig udfordringer og begrænsninger, herunder at kvantecomputere er følsomme over for fejl og kræver ekstremt lave temperaturer for at fungere optimalt. Der er også behov for at udvikle mere robuste og skalerbare kvantecomputere, før de kan anvendes i kommerciel brug.
Det er svært at sige præcis, hvornår vi vil se kvantecomputere blive udbredt i kommerciel brug, men det forventes at ske i løbet af de næste årtier. De områder, hvor kvantecomputere vil have størst indvirkning, er sandsynligvis fintech, lægemiddeludvikling og optimering af logistiske systemer.