Hvad er en kvantechip, og hvorfor har vi brug for den?

Microsoft har en. IBM og Google har også en. Og flere mindre virksomheder, bl.a. københavnske Sparrow Quantum, har den også. Kvantechippen. Hver især har virksomhederne udviklet deres version af det lille stykke hardware, der er brug for inden for kvanteteknologi.

”Kvantechippen er den platform, der gør det muligt for os at udnytte kvantemekanikken til bl.a. beregninger, behandling af information, kryptering eller til at udføre ultrapræcise målinger med kvantesensorer. Sagt med andre ord: ingen kvantechips, ingen kvanteteknologier,” siger Maria Cerdà Sevilla, leder af DTU’s center for kvanteteknologi, Quantum DTU.

Bit versus kvantebit

I den klassiske mikrochip, som sidder i al vores moderne elektronik som computere og mobiltelefoner, kaldes de informationsbærende enheder for bit. De skabes ved hjælp af transistorer, som er små kontakter, der tænder og slukker for strømmen. Tændt giver 1, og slukket giver 0.

I kvantechippen kaldes de informationsbærende enheder for kvantebit eller qubit, som er en sammentrækning af de engelske ord quantum bit.

Kvantebit kan skabes på flere måder. Alt, hvad der kræves, er et (meget lille) fysisk system, der kan befinde sig i to tilstande, og som man kan kontrollere. Over hele verden udforskes forskellige fysiske systemer som kandidater til kvantebit, såsom atomer, ioner, fotoner eller elektroner i superledende materialer. Fælles for dem er, at de har kvantemekaniske egenskaber, som kan udnyttes.

1 og 0 på samme tid

En af de egenskaber er superposition. Det er et fysisk princip, som betyder, at kvantebitten kan antage tilstanden 1 og 0 på samme tid. Det øger antallet af mulige beregninger eksponentielt for hver kvantebit i systemet. Netop dette er årsagen til, at der er forventninger om, at kvantecomputeren bliver en yderst potent computer.

I podcastserien Mikroskop fra Novo Nordisk Fonden forklares kvantecomputerens potentiale af professor Lene Oddershede, chief scientific officer, planetary science & technology, Novo Nordisk Fonden, således:

”Forestil dig en labyrint, hvor der er 1.000 blinde veje, og kun én vej fører dig rigtigt igennem. En nutidig computer kan prøve én vej af ad gangen, mens en kvantecomputer kan prøve alle veje af på én gang, og dermed findes vejen igennem lynhurtigt.”

Stadig på et tidligt stadie

Selvom kvantechippen findes, så er teknologien stadig meget umoden, lyder det fra Maria Cerdà Sevilla:

”Vi er stadig dér, hvor kvanteteknologierne endnu mest findes i laboratorierne. Selvom de hele tiden modnes, så har vi alligevel et stykke vej til den perfekte kvantechip. Der er stadig et stort arbejde med at finde det perfekte chipdesign, øge antallet af kvantebit på hver chip og få chippen forbundet med de systemer, som den skal indgå i.”

Hvis du vil vide mere om kvanteteknologi, så kig her.