Kvantedatamaskiner har vi snakket om noen år nå. Dette er datamaskiner som er mye raskere til å utføre enkelte viktige typer beregninger enn flere av dagens maskiner er.

Foreløpig er byggesteinene som utfører beregningene i kvantedatamaskinen, de såkalte kvantebitene, for ustabile til at vi kan få kvanteprosessorer som er store nok til å være virkelig nyttige.

– Kvantedatamaskiner er helt avhengige av at kvantebiter holder seg stabile for å kunne utføre de spesielle beregningene de er laget for, sier Jacob Benestad ved Institutt for fysikk ved NTNU. Han tok nylig doktorgraden på et arbeid om kvantebiter.

Dette er vrient. La oss lære litt om kvantebiter først.

Ikke bare 0 og 1, men alt imellom

Vanlige datamaskiner overfører data i form av såkalte bits. Under all den imponerende informasjonsflyten av bilder og filmer og tekst ligger egentlig bare strøm som enten er av eller på i transistorer. De er 0 eller 1. Det finnes ingenting imellom.

Men kvantebiter, som kvantedatamaskiner overfører informasjon med, kan også ha mellomformer. Det er ikke bare av eller på, de kan være alt mulig innimellom. Lyset kan på et vis dimmes.

Samtidig kan hver enkelt kvantebit «vite» tilstanden til alle de andre kvantebitene. I hvert fall så lenge alt fungerer. Til sammen gjør dette at kvantedatamaskiner er så gruelig raske til å utføre enkelte typer beregninger.

Følsomme kvantebiter

Men det er ett problem ved det.

– Kvantebiter er ekstremt følsomme for omgivelsene. Selv små forstyrrelser kan få dem til å miste sine unike egenskaper, sier professor Jeroen Danon ved Institutt for fysikk ved NTNU.

Ved NTNU jobber forskerne nettopp med å gjøre disse kvantebitene mer stabile, og dermed løse dette problemet.

Justerer kvantebitene hele tida

– Vi har utviklet en metode som overvåker kvantebitene i sanntid og justerer frekvensen deres fortløpende for å justere for forstyrrelsene fra omgivelsene, sier Benestad.

Han snakker om et samarbeid mellom forskere ved NTNU, Universiteit Leiden, Niels Bohr Institutet og Massachusetts Institute of Technology.

Ved hjelp av en såkalt FPGA-kontroller oppdager systemet når kvantebiten begynner å skli ut. Da korrigerer kontrolleren frekvensen til kvantebiten med det samme, sånn at den holder seg stabil.

Fungerer nesten som en gitarstreng

Du kan sammenligne det litt med en gitarstreng. Denne gitarstrengen kan lage helt spesielle toner så lenge den er stemt rett, men samtidig blir den veldig fort ustemt om den blir forstyrret.

Forskerne ved NTNU og deres samarbeidspartnere greier å stemme gitarstrengen i sanntid, mens den er i bruk. Dermed holder kvantebiten tonen lenger og spiller renere.

– Dette gir lengre levetid, bedre presisjon og mer hardføre kvanteoperasjoner. Det er et viktig skritt mot pålitelige kvantedatamaskiner, sier Danon.

Arbeidet er viktig fordi vi trenger mange stabile kvantebiter for å bygge kvantedatamaskiner som faktisk fungerer, påpeker forskerne.

Referanse:

Fabrizio Berritta, Jeroen Danon mfl.: Efficient Qubit Calibration by Binary-Search Hamiltonian Tracking. PRX Quantum, 2025. Doi: 10.1103/77qg-p68k

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Fysikere kan ha funnet en viktig bit i kvantedatamaskiner

• 

  – Smisking med USA hjelper ikke, vi må klare oss uten

• 

  Livskraften i en liten gråspurv kan hjelpe oss å redde andre truede dyr

• 

  Forsker: Ta tak i gaming-avhengighet tidlig

• 

  Dette avgjør om inntekten din stiger eller synker

• 

  Denne medisinen er bra for mor, men barna fikk femdoblet forekomst av allergi

Les flere saker fra NTNU her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER