Fremtidens computere er kvantecomputere – computere der udnytter de fysiske love på det subatomære og mikroskopiske kvanteniveau.
Disse kraftige computere kan foretage ualmindeligt komplicerede udregninger, og de spås at kunne løse nogle af menneskehedens største udfordringer inden for klima, sundhed og cybersikkerhed.
En af de store udfordringer med denne teknologi er imidlertid, at den er svær at styre. Derfor har det været svært at udnytte kvantecomputerens fulde potentiale inden for hastighed og præcision.
Et britisk forskerhold fra University of Sussex og virksomheden Universal Quantum har nu gjort et gigantisk gennembrud og offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Nature Communications.
Flere steder på én gang
Kvantecomputere bruger såkaldte qubits (kvantebits) til at øge ydeevnen i komplicerede beregninger.
Hvor en almindelig computer bruger 0 og 1 til at lave én udregning ad gangen, så kan kvantecomputere foretage flere komplicerede beregninger på én gang.
Her kan den enkelte bit både være 0, 1 eller begge dele på samme tid. Dette kaldes superposition, og det gør, at strømmen kan løbe begge veje samtidig, hvilket øger computerens ydeevne.
Lyder det kompliceret og skørt? Det er det også, men på kvanteniveauet ophører de fysiske love, som vi kender dem.
Kvantepartikler kan nemlig være to steder på én gang, og de kan også være forbundet, selvom der er flere millioner kilometer mellem dem. Det er disse egenskaber, qubits udnytter.
Atomer og partikler bryder de fysiske love, som vi kender dem. Det betyder, at atomer kan have flere egenskaber på én gang, og de kan være forbundet med flere kilometers afstand. Det kaldes kvantesammenfiltring, som det er illustreret her.
For at udnytte den fulde kraft af kvantecomputere, skal de have millioner af qubits, men nutidens kvantecomputere kan dog kun operere med godt 100 qubits.
Puslespilsmikrochips
En løsning er at forbinde flere mikrochips med qubits, men det går ud over hastighed og pålidelighed.
Indtil videre er det lykkedes at skabe en mikrochip, der kan flytte 180 qubits i sekundet til en anden mikrochip og med en nøjagtighed på 94 procent.
Hvis nøjagtigheden skal op omkring 100 procent, vil det gå ud over hastigheden.
Det er dette problem, de engelske forskerne har fundet en løsning på. De har fundet en ny måde at forbinde kvantemikrochips på, der minder om et puslespil, og som de kalder for UQConnect.
Hvor magien i en almindelig mikrochip sker i dens midte, så bruger forskerne mikrochippens kanter.
Det har gjort, at de forskellige mikrochips kan overføre qubits med en hastighed på 2.424 qubits per sekund og med en præcision på 99,999993 procent.
Her er prototypen på den nye UQConnet-mikrochip, som sættes sammen med en anden mikrochip. Det er mellem disse to chips, at qubits nu kan overføres med rekordstor hastighed og præcision.
Mere præcist har deres mikrochips elektroder placeret i kanten, der er så gode, at de kan kontrollere et enkelt atom.
Herfra kan de justere elektroderne på hver kant af den enkelte mikrochips og forbinde dem til en ubegrænset mængde andre mikrochips, uden det går ud over hastighed og præcision.
På et teknisk plan har de skabt en hurtig og sammenhængende ionoverførsel ved hjælp af kvantestofforbindelser.
De får med andre ord de forskellige mikrochips til at passe sammen som et puslespil, når en kvantecomputer skal bygges.
Teknologien er så gennemtestet og sikker, at den kan bruges allerede nu og sættes i produktion, fortæller forskerne i en pressemeddelelse på universitets hjemmeside.