Case

”Dampmaskine” på kvanteniveau skal bruges til superbits

Danmarks Frie Forskningsfond udpeger i dag Jonatan Bohr Brask til ny forskningsleder sammen med 28 andre unge forskningskometer. Han skal løfte arven fra sin oldefar og være med til at bane vejen for fremtidens supercomputere. I den nye satsning skal han forske i, hvordan temperaturforskelle påvirker kvantebits, så fremtidens kvantesystemer bliver så stabile og præcise som muligt.

  • Tværrådslig
  • Sapere Aude Forskningsleder
  • 2017

Det er en udfordring at få kvantebits til at samarbejde. Konkurrencen om udviklingen af forstadierne til en kvantecomputer handler om, hvem der får flest kvantebits til at være sammenfiltrede.

Kvanteforskning foregår traditionelt i et meget kontrolleret miljø med en helt fast temperatur på nogle få hundrededele af en grad over minus 273,15 °C, som er det absolutte nulpunkt. Der skal nemlig ikke ret meget til, før et kvantesystem nedbrydes og kvantebits’ene holder op med at arbejde sammen. 

For at to kvantebits samarbejder, skal de bringes i en tilstand, hvor de opfører sig ens, også selv om de ikke er samme sted. Det kaldes sammenfiltring. Sammenfiltring er afgørende for at kunne få en kvantecomputer til at virke. 

Et vigtigt og stort skridt på vejen mod at udvikle fremtidens kvantecomputer er at få flere kvantebits til at sammenfiltre. Hvordan man kan udnytte temperaturforskelle på kvanteniveau til at skabe sammenfiltringen mellem kvantebits’ene, skal Jonatan Bohr Brask og hans forskergruppe på Danmarks Tekniske Universitet forsøge at besvare i et nyt forskningsprojekt. 

- Man har for nylig indset, at det nogle gange kan være nyttigt at have varmeenergi, der kommer ind i kvantesystemet. Man kan udnytte varmen til at skabe sammenfiltringen. Jeg vil gerne forstå, hvordan vi kan bruge termodynamiske processer til at bygge informationsteknologi på kvanteniveau. Jeg håber, at vi i projektet kan bygge en slags dampmaskine på kvanteniveau, fortæller han. 

Præcist kvantetermometer

Et andet mål i forskningsprojektet er at undersøge, hvordan kvantetilstande kan bruges til at lave mere præcise temperaturmålinger på mikroskopisk niveau. 

- På den lange bane kan man forestille sig et kvantetermometer, som kan måle temperaturen inden i en enkelt celle, siger Jonatan Brask Bohr. 

Det kan have betydning i forhold til kræftforskning, da kræftcellers energiomsætning er så høj – på grund af den hurtige celledeling – at man kan forestille sig, at temperaturen i dem stiger. 

Dermed vil man muligvis kunne kende forskel på kræftceller og raske celler ved at måle temperaturen inden i dem.