Forskere tester elektronerne i krystaller som de nye kvantebit

Når der skal udføres beregninger i en kvantecomputer, er der brug for kvantebit. Kvantebit er de enheder, som vil muliggøre computerens beregninger.

Kvantebit fremstilles på mange forskellige måder. Nogle bruger et atom eller en elektron, andre udnytter fotoner (lyspartikler), og så er der dem, der skaber kvantebit ved hjælp af f.eks. elektricitet og en særlig sammensætning af materialer.

”Den ideelle kvantebit er et kvantemekanisk system, som vi har 100 pct. kontrol over. Det vil sige, at vi kan styre, hvilken tilstand den har, og når vi placerer den i en tilstand, så ændrer den sig ikke af sig selv. Desuden skal man med stor præcision kunne måle, hvilken tilstand den måtte have efter en beregning, ellers ville man ikke kunne få et forståeligt resultat ud af kvantecomputeren,” forklarer Thomas Sand Jespersen.

Han er professor på DTU Energi, hvor han udforsker kvantematerialer og udvikler løsninger, der sikrer, at kvanteteknologierne kan kobles til vores klassiske elektronik uden for kvantecomputeren.

Ny type kvantebit i krystaller

Thomas Sand Jespersen fortæller, at det stadig står åbent, hvilken type kvantebit der bliver den bedste løsning til kvantecomputeren. Jagten på den gode kvantebit er med andre ord stadig i gang.

”Det er stadig aktuelt at lede efter og undersøge kvantebit helt nye steder. Det er en af de ting, vi for øjeblikket arbejder på i min gruppe sammen med et konsortium af europæiske forskningsgrupper fra Italien, Frankrig, Sverige og Polen,” siger Thomas Sand Jespersen.

At finde nye løsninger på kvantebit er ikke enkelt, fortæller professoren, som forklarer:

”Funktionen af en kvantebit vil altid være et kompromis af forskellige forhold. F.eks. vil en kvantebit, som er meget isoleret fra sin omverden, kunne holde sin tilstand i meget lang tid. Det er godt, men til gengæld bliver det tilsvarende vanskeligt at læse tilstanden af en isoleret kvantebit.”

Den nye kvantebit, som DTU-forskerne er i færd med at undersøge, har de fundet i en type materiale, der hører til kategorien komplekse oxider. Komplekse oxider er krystaller, der findes i naturen, og som kan graves op af jorden.

I dag bliver de bl.a. brugt til både smykker og som afgørende byggesten i energiteknologier som batterier og brændselsceller. Man kan også dyrke dem kunstigt – det vil sige, at man kan have sin egen krystalproduktion. Sektionen for Functional Oxides på DTU Energi er en af de førende grupper i verden til at fremstille disse materialer og har omfattende faciliteter til oxiddyrkning på Lyngby Campus.