Det er lykkedes amerikanske forskere at demonstrere vedvarende kvanteoperationer.

Tidligere har forskerne ved fra NIST (National Institute of Standards and Technology) demonstreret, at de kan lave enkeltstående operationer, men det er altså første gang, at en kæde af operationer har kunnet køre over længere tid, som i dette tilfælde er op til 15 sekunder.

Selve sekvensen af de artimetisk-logiske operationer, forskerne udførte, tog kun 20 millisekunder. Men det forløb blev gentaget 3.150 for hver af de 16 starttilstande, den endnu meget lille kvante-processor kan befinde sig i, skriver EE Times.

Forskerne fra NIST har benyttet en såkaldt trapped-ion-kvanteprocessor. Den type enhed benytter ladede eller ioniserede atomer til at opbevare de qubits, som er grundstenene i en kvantecomputer.

Dansk forskning
På Niels Bohr-Institutet i København sidder en forsker, der har spillet en væsentlig rolle for, at det amerikanske eksperiment overhovedet har kunnet lade sig gøre. Lektor ved instituttet Anders Sørensen har været med til at skabe grundstenen for den teori, der gør det muligt at sammenkæde kvante-operationerne på baggrund af ion-baserede qubits.

Anders Sørensen kalder da også de amerikanske resultater for et 'vigtigt skridt på vejen' mod at udvikle en kvantecomputer.

»Men det betyder ikke, at vi får den i morgen eller om to år,« siger han til ing.dk.

Metoden med at bruge ioniserede atomer til at opbevare qubits er den ældste af ca. 20 forskellige måder at håndtere qubits på i en kvantecomputer, og det er derfor også den teknologi, der er mest udviklet, forklarer Anders Sørensen.

Ion-basrede qubits er forholdsvist nemme at manipulere og holde isolerede i forhold til andre qubit-typer. De ladede atomerne kan styres via et spændingsfelt, og det giver en slags håndtag til manipulering af qubittene.

»Ion-cellerne har ret attraktive egenskaber. Det er en af dem, man regner med, og som kan gå hen og lave en rigtig kvantecomputer en dag,« siger Anders Sørensen.

Det nye ved det amerikanske eksperiment er, at kvanteprototypen kan køre selvstændigt over længere tid og uden menneskelig indblanding.

Der er dog stadig meget langt fra prototype computeren i USA til en brugbar kvantecomputer. For øjeblikket benytter det amerikanske eksperiment kun ganske få qubits, som betyder, at computeren knapt kan lægge to og to sammen, fortæller Anders Sørensen.

»En relativ lille kvantecomputer ville kunne give os vigtig ny viden. Det vil sige en computer med 100 bits, hvor vi i øjeblikket har fire. Men hvis vi kommer op på 100, vil de kunne klare opgaver, som almindelige computere med milliarder af bits ikke kan løse,« siger han.

Kodeknækker
Blandt de klassiske rædselsscenarier ved tilblivelsen af en kvantecomputer er, at en del af den kryptering, der i dag bliver brug på internettet, vil være nytteløs, hvis en kvantecomputer blev sat til at knække den, forklarer Anders Sørensen.

På den mere konstruktive side er muligheden for at lave modeller for eksempelvis kvantemagnetisme, som i dag ikke kan lade sig gøre med traditionel computerkraft. Men bortset fra det er forskerne selv faktisk ikke helt sikre på, præcist hvilke muligheder en kvantecomputer vil give i det lange løb.

»Det er relativt nyt, så vi har nogle få eksempler på, hvad den kan. Men når vi får den, så vil der sikkert være en hel masse andre opgaver, man kan løse med den også,« siger Anders Sørensen.

En kvantecomputer vil formentlig egne sig til nogle helt specifikke opgaver, hvor det kan speede udregningsprocessen op, hvis flere beregninger kan foretages samtidig. Alligevel vil Anders Sørensen nødig sammenligne teknologien med eksempelvis en traditionel CPU med flere kerner.

»På sin vis kan det beskrives som parallelberegning. Men man kan ikke tænke på den som en hel masse computere, der er sat sammen. Måden at regne på er fundamentalt anderledes end den måde, som vi regner på i dag. De logiske regler vi er vant til gælder ikke i kvantemekanikken, og derfor kan man regne på en helt ny måde,« siger han.

Forskerne i USA vil nu arbejde på at forbedre præcisionen af beregningerne, som lige nu ligger på 94 procent. Nøjagtigheden skal op på 99,9 procent, hvis den nogensinde skal kunne bruges til kommercielle formål, siger forskerne.