«Et virkelig bemerkelsesverdig gjennombrudd», skrev tidsskriftet Nature da det publiserte nyheten om Googles nye kvantedatabrikke Willow. Dagen etter gikk børskursen til morselskapet Alphabet opp 5 prosent.
– Dette er stort av flere grunner, sier forsker Gunnar Felix Lange. Han forsker selv på kvanteteknologi.
– For det første er det en ganske stor kvantebrikke å forsøke å kontrollere, med 105 kvantebits, sier han.
Gunnar Lange forsker på kvanteteknologi ved UiO.(Foto: Hilde Lynnebakken)
Kvantebits er kvanteteknologiens byggesteiner. Den vanlige digitale teknologien vår er basert på transistorer – små brytere som enten er av eller på, 0 eller 1.
Kvantebits er mye mer komplekse. De kan være en kombinasjon av både 0 og 1.
Kvantebits er skjøre byggesteiner
– Men enda viktigere enn antallet kvantebits er hva de har vist med tanke på feilkorrigering. Det hjelper ikke å legge på flere kvantebits hvis du ikke kan kontrollere dem, sier Lange.
Kvantebits er nemlig notorisk ustabile. De er svært fintfølende og lar seg påvirke av de minste endringer i omgivelsene. Det gjør kvantebits ypperlige å bruke i sensorer.
Samtidig skaper skjørheten problemer for den som vil bygge en kvantedatamaskin. Som UiO-professor Joakim Bergli beskriver det:
– En klassisk datamaskin er en dings du kjøper. En kvantedatamaskin er et helt fysikkeksperiment.
Kvantebits lages på mange ulike måter. Det kan for eksempel dreie seg om ett enkelt elektron som kan være i to mulige posisjoner.
Når vi snakker om så små saker som elektroner, blir teknologien vanskelig å håndtere. For å få kontroll over ustabile kvantebits har forskere foreslått å bruke flere kvantebits i kombinasjon.
Problemet har vært at ved å kombinere flere kvantebits har feilene blitt større, ikke mindre.
En milepæl for kontroll av kvantebits
Men med den nye kvantebrikka Willow har vi nådd en viktig milepæl: Jo flere kvantebits i kombinasjon, jo færre feil.
Forskerne bak Willow satte først 9 kvantebits i et 3x3-rutenett sammen til én kvantebit og målte hvor mye feil kvantebitsene laget. Deretter gjorde de det samme med 5x5 og 7x7. For hver gang ble andelen feil halvert.
– Så nå ligger alt til rette for å lage nyttige kvantedatamaskiner?
Annonse
– Det er et relativt spørsmål. Det kommer an på hva du vil. Drømmen for mange er å kjøre Shors algoritme. Den kan knekke krypteringen vi bruker i dag, men det ligger fremdeles langt fram i tid. Det krever ekstremt god kontroll på veldig mange kvantebits, sier Lange.
Shors algoritme ble utviklet av Peter Shor i 1994. Det er en kvantealgoritme som har potensial til å faktorisere store tall mye raskere enn klassiske algoritmer.
Lange forteller at det finnes andre algoritmer spesielt utviklet for kvantedatamaskiner. De krever mindre nøyaktighet og vil kunne komme tidligere.
– For å få til en skikkelig god kvantedatamaskin som kan kjøre Shors algoritme, krever det gjennombrudd som vi ikke har sett ennå, sier han.
Men det samme gjaldt jo også utviklingen av klassiske datamaskiner, påpeker han.
Forskerne bak Willow har også utsatt kvantebrikka for en test for å se hvor god den er. De sier den vil bruke 5 minutter på å løse en oppgave som dagens kraftigste superdatamaskiner ville brukt 1.025 år på.
– Men det er et konstruert problem spesielt laget for kvantedatamaskiner, påpeker Lange. Han er mer opptatt av andre sider ved forskningen.
Ikke bare et Google-resultat
– Det jeg synes er spesielt interessant med dette, er at flere kvanteselskap har nådd milepæler i det siste. De har holdt det de har lovet i sine roadmaps til tross for at mange tenkte at de var for optimistiske – selv om det er langt igjen, altså.
Samtidig som Google Quantum AI publiserte sine resultater, annonserte kvanteselskapet Quantinuum at de hadde klart å stabilisere hele 50 logiske kvantebits.
– Så vidt jeg kan se, har de bare laget tilstanden uten å faktisk gjøre noen operasjoner på det. Alt av resultater virker veldig midlertidig uten noen faktisk publikasjon ennå. Men det er jo et interessant eksempel på hvordan disse selskapene alltid jakter hverandre, sier Lange.
– Dessuten synes jeg det er interessant og tankevekkende å merke seg hvor tett samarbeid det er mellom akademia og industri på dette feltet. Mange av forfatterne på Willow-artikkelen jobber på universiteter.
