Fyller atomer på kvantedatamaskiner: Endelig virker de i mer enn få sekunder

Det er mange forventninger og lovnader knyttet til kvantedatamaskinene, men ennå jobbes det iherdig med å løse en rekke fundamentale, tekniske utfordringer før teknologien blir klar for massemarkedet.

Et av hovedproblemene er at teknologien baserer seg på svært skjøre kvantetilstander som enkelt kan forstyrres av omgivelsene, og kollapse. Det innebærer at maskinene kun kan operere i kort tid før informasjonen går tapt – noe som igjen begrenser nytteverdien.

Løser «atom-tap»

Akkurat på dette punktet skal det nå ha skjedd et betydelig gjennombrudd, takket være forskere tilknyttet det kjente Harvard-universitetet i USA.

Universitetets egen avis, The Harvard Crimson, rapporterte tidligere denne måneden at de har bygget den første kvantedatamaskinen som kan kjøre uavbrutt i lengre perioder uten å måtte starte på nytt – noe som anses som et svært viktig fremskritt.

Ifølge forskerne som jobbet med prosjektet, kan dagens kvantedatamaskiner som regel kun kjøres noen få millisekunder av gangen, og de mest avanserte kan øke dette til rundt 13 sekunder.

Den nye, eksperimentelle maskinen var imidlertid i stand til å operere i mer enn to timer, og forskerne hevder den i teorien kan kjøre hvor lenge som helst.

Problemet som det nye konseptet løser, kalles for «atom-tap». Dette er det som skjer når enkeltatomene som representerer informasjonsenhetene – qubitsene – unnslipper «fellene» som holder atomet på plass i kvantesystemet.

Ifølge forskerne er dette en av de mest kritiske flaskehalsene for kvanteteknologien, og det er vrient å oppskalere teknologien uten en effektiv løsning på problemet – noe de altså mener de nå har fått til.

– Ingen begrensning

Løsningen innebærer i korte trekk å kontinuerlig tilføre nye atomer ved hjelp av en metode de kaller «optiske pinsetter». Denne metoden kan ifølge forskerne sende 300.000 atomer per sekund inn i kvantedatamaskinen – noe som er tilstrekkelig til å overkomme atomtapet. Maskinen teller 3000 qubits.

– Det finnes nå i prinsippet ingen begrensning for hvor lenge våre vanlige atom- og kvantedatamaskiner kan kjøre. Selv om atomer går tapt, kan vi tilføre nye atomer for å erstatte dem uten at den kvanteinformasjonen som er lagret i systemet, blir påvirket, sa Tout T. Wang, en av forskerne som jobber i laboratoriet som designet maskinen.

Det er ennå mye arbeid som gjenstår før løsningen kan oppskaleres, men det estimeres at gjennombruddet kan gi oss kontinuerlig fungerende kvantedatamaskiner om så lite som to–tre år.

Det investeres generelt store summer i å gjøre kvanteteknologien mer stabil, først og fremst gjennom ulike tilnærminger til feilkorrigering. Nylig meldte for eksempel Digi om kvanteselskapet Psi Quantum, som har sikret seg en investering på hele ti milliarder kroner for å utvikle den første feiltolerante, kommersielle kvantedatamaskinen.

Også her i Norge har satsingen på kvanteteknologien blitt trappet opp den siste tiden, og ikke minst har EU betydelige ambisjoner på feltet.