Ved at programmere individuelle atomer og få dem til at arbejde sammen kan forskere udvikle kvantecomputere, der får de nuværende computere til at minde om ramponerede sæbekassebiler.

Nu er forskerne ved at gøre kvantecomputeren til virkelighed med laserstråler, der kan fange atomer, og superledende kredsløb, der gør det muligt at lagre en qubit.

I en normal computer arbejder man med bits, der kan have to mulige værdier, enten 1 eller 0. Men i kvantecomputeren skaber man atomer, der kan have forskellige energiniveauer på samme tid.
Ved at manipulere et atom kan det opnå en tilstand, der kaldes en superposition, og her taler man om en såkaldt quantumbit eller en qubit, der kan repræsenterer to værdier på en og samme tid.

I en almindelig computer vil to bits repræsentere én af fire forskellige værdier, men i en kvantecomputer kan to qubits repræsentere alle fire værdier samtidig. Det giver mulighed for at optimere antallet af udregninger.

En af de afgørende udfordringer for udviklingen af en kvantecomputer er at indfange millioner af atomer og programmerer dem enkeltvis. Det er nu ved at være en realitet på Pennsylvania State University, hvor forskere har fanget 250 cæsium-atomer i et optisk gitter.

Ved at bruge tre laserstråler har forskerne fanget atomerne mellem mørke og lyse områder i gitteret, mens de har mulighed for at studere og påvirke hvert enkelt atom.

Det næste skridt er at ramme hvert enkelt atom med en ultra-præcis laserstråle for at ændre deres energiniveau og få dem til at opnå et kvantefysisk stadie, hvor de kan eksisterer i to energiniveauer på samme tid.

»Nu, hvor vi har denne store opstilling af atomer, kan man seriøst begynde at tænke på at udvide antallet yderligere. Det er absolut relevant for kvantecomputeren, fordi den kræver rigtig mange qubits,« siger Trey Porto fra National Institute of Standards and Technology i Maryland i USA til New Scientist.

På den anden side af Atlanten har hollandske forskere fra Delft University of Technology fået to qubits til at udføre en udregning. Med udgangspunkt i teknikker fra den nuværende produktion af computerchips har forskerne skabt to superledende kredsløb af aluminium, hvor der løber en strøm, skriver ScienceDaily.

Ved hjælp af et magnetfelt kan forskerne benytte strømmen i det ene kredsløb til at styre retningen af strømmen i det andet, så den kan dirigeres til at løbe enten med eller mod uret eller i begge retninger.

På den måde kan forskerne påvirke atomet til at befinde sig i en given tilstand, der eksempelvis svarer til en superposition af de to energiniveauer, har man en kontrollabel qubit. Dermed er det muligt at lagre en qubit.