Kvantecomputeren er fortsat et brandvarmt emne og forventningerne til den kommende teknologi, og de muligheder den vil åbne op for, er tårnhøje. For det handler ikke bare om at kunne udføre nogle beregninger hurtigere end vi kan med nuværende computere, men om overhovedet at kunne udføre dem.
Bag mange af vores samfunds mest aktuelle og akutte problemstillinger ligger matematiske problemer, der er så vanskelige, at de end ikke i princippet lader sig løse med selv de kraftigste computere.
Kvantecomputeren derimod har, i kraft af dens fundamentalt anderledes virkemåde, potentialet til at række langt dybere ind i rummet af matematisk kompleksitet og løse de problemer for os. Og derfor er motivationen for at se kvantecomputeren realiseret så enormt stor.
Men trods årtiers forskning, så er der fortsat store udfordringer. Den hellige gral er at finde vejen til den skalerbare og fejltolerante kvantecomputer, der kan håndtere praktisk relevante problemer.
”Der er ikke bare tale om en udviklingsmæssig udfordring, hvor vi skal have optimeret og perfektioneret en kendt løsning, men et langt mere grundlæggende forskningsmæssigt problem – at finde en løsning,” forklarer professor Ulrik Lund Andersen.
Pionerarbejde
I sit grundforskningscenter bigQ på DTU Fysik har Ulrik Lund Andersen gennem en årrække arbejdet på netop det problem. Og med en vision om at udvikle en optisk kvantecomputer forfølger han ikke den samme teknologiske vej som flertallet.
”Man kan nok godt sige, at den optiske kvantecomputer gennem lang tid har været teknologikapløbets ’underdog’, men platformen har virkelig accelereret inden for de seneste år, og det har skabt stor international interesse, både i de akademiske miljøer men også blandt private investorer,” siger Ulrik Lund Andersen.
Og de nybrud skyldes ikke mindst resultater fra forskerne på DTU Fysik. I 2019 adresserede Ulrik Lund Andersen og hans team i et pionerarbejde skalarbarhedsproblematikken ved at realisere en såkaldt 2-dimensionel optisk klyngetilstand, som er fundamentet for en skalerbar optisk kvantecomputer.
Det nye ERC Advanced Grant er et klart udtryk for, at gruppens forskning er i absolut verdensklasse, og med den bevilling i ryggen går de nu skridtet videre og retter fokus mod en fejlkorrigeret platform. Det indebærer blandt andet at gå til en 3-dimensionel klyngetilstand og skabe en ganske særlig type af komplekse kvantetilstande kendt som GKP-tilstande.
”Vi har allerede vist, at vi kan realisere de nødvendige gates, der skal til for at udføre kvanteberegninger på vores klyngetilstand, og vi har også udviklet og patenteret en fuld arkitektur for, hvordan platformen kan gøres fejltolerant,” siger Ulrik Lund Andersen.
”Nu går vi i gang med at implementere de teoretiske ideer i praksis. Det er bestemt ikke nogen triviel opgave, men jeg er overbevist om, at vi har den ekspertise og teknologiske formåen, der skal til.”
Vil også undersøge tidlige anvendelser
Selvom projektet ClusterQ har blikket stift rettet mod den fejlkorrigerede kvantecomputer, så vil Ulrik Lund Andersen sammen med sine kolleger også udforske mulighederne for udnytte deres optiske klyngetilstande som springbræt til at opnå tidlig ”quantum advantage” gennem en type af ikke-universel kvantealgoritme kaldet gaussisk boson sampling.
”Det helt store potentiale ligger i den universelle fejltolerante kvantecomputer, men der er også en række af yderst interessante problemer, blandt andet relevant inden for life science og logistik, som kan formuleres som såkaldte ’sampling’ problemer,” forklarer Ulrik Lund Andersen.
"Vi vil undersøge muligheden for at adressere dem med vores optiske platform, og hvis vi kan opnå en ´quantum advantage’ her, vil det være en super interessant trædesten med mange praktiske anvendelser på vejen mod den fejltolerante computer,”
