DTU opretter center for kvanteteknologi

Trods årtiers forskning, er der fortsat store udfordringer på vej mod realisering af kvantecomputere. Den ”hellige gral” er at finde vejen til den skalerbare og fejltolerante kvantecomputer, der kan håndtere praktisk relevante problemer. Forskerne bag nyt ERC-projekt vil realisere en såkaldt 3-dimensionel optisk klyngetilstand, som er fundamentet for en skalerbar optisk kvantecomputer.

Forskere på DTU og Niels Bohr Institutet, har udviklet ny teknologi til at skabe et enkelt-foton-baseret link til ubrydelig kommunikation, og fået teknologien implementeret, så den kan anvendes på den eksisterende fiberforbindelse mellem de to institutioner. Teknologien har stort potentiale til at sikre kritisk infrastruktur verden over, og skaber store muligheder for dansk erhvervsliv.

Det amerikanske National Institute for Standards and Technology (NIST), er ansvarlig for standardisering af kryptografi til at beskytte it-sikkerhed i USA og i praksis på verdensplan. NIST har for nylig offentliggjort, hvilke kvantesikre kryptografiske protokoller, der som de første skal standardiseres. Arbejdet indebærer, at forskere fra bl.a. DTU skal teste, karakterisere og afsløre huller i de offentliggjorte algoritmer.

DTU er involveret i udviklingen af det, der måske kan blive Danmarks første kvantecomputer; et projekt, som er støttet af Novo Nordisk Fonden og ledes af Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet. DTU skal udvikle optiske chip, som kan håndtere og behandle de optiske qbits, som udvikles på Niels Bohr Institutet. Det omfatter design, fabrikation og demonstration af optiske kvantecomputerchip.

I det nye forskningsprojekt Adequade, som er støttet af Den Europæiske Forsvarsfond, skal DTU med 35 europæiske partnere deltage i udviklingen af ny teknologi, der udnytter kvantesensorer til at navigere i kort over jordens tyngdefelt. DTU-forskerne skal deltage i at udvikle og teste kvante-accelerometre, der kan måle ændringer i tyngdefeltet med høj præcision.

Kvantecomputere vil kunne lave beregninger af komplekse kemiske og biokemiske processer med en nøjagtighed, hvor klassiske computere kommer til kort. Nyt projekt skal løse udfordringer med at overføre kvantekemiske beregninger fra klassiske computere til kvantecomputere. Ifm. projektet etableres en IBM-Q kvantehub - den første af sin art i Skandinavien.

I takt med, at vores energi i stigende grad stammer fra vindmøller og solcelleanlæg, vil det blive en langt mere kompleks opgave at beregne og sikre den nødvendige stabilitet af elnettet. DTU’s forskere er de første i verden, der har brugt en rigtig kvantecomputer til at udføre disse beregninger, og resultaterne er lovende. Beregningerne er foretaget via nettet på forholdsvis små IBM-kvantecomputere med 5 og 7 qubits.

Etableringen af et nyt NATO-center for kvanteteknologi indebærer bl.a. testfaciliteter på DTU, hvor kvanteteknologiske løsninger kan udvikles og fabrikeres. Testfaciliteterne skal tjene som en del af en innovationshub, hvor nye idéer udvikles og afprøves. Det kan f.eks. være udvikling af kvantecomputere, kvantekrypteringsenheder og kvantesensorer. Her spiller DTU’s datterselskab DFM - Danmarks Nationale Metrologiinstitut også en stor rolle.

I innovationsfondsprojektet CryptQ udvikles hardware, som muliggør kvantekrypteret kommunikation på den allerede eksisterende it-infrastruktur. Allerede halvvejs i projektets levetid på tre år, kom den første milepæl: For første gang i Norden lykkedes det i februar 2022, at lave en krypteret dataoverførsel, som var sikret med kvantenøgler. Overførslen skete over en fiberforbindelse internt i Danske Bank.

Kravene til fremtidens elektronik omfatter bl.a. flere kredsløb på mindre plads og med lavere energiforbrug. DTU- forskere har ført an i et projekt, der gør os i stand til at designe nanomaterialer og -kredsløb med hidtil uset præcision. Det kan få stor betydning for udviklingen af eksempelvis kvanteelektronik, der kan udføre lynhurtige beregninger med lavt strømforbrug.