Kvantecomputere rykker tættere på
Kvantecomputere er et skridt nærmere at blive praktisk anvendelige. En ny fejlkorrektionskode beskytter de meget skrøbelige kvantedata.

Danske forskere har opfundet en kode, som sikrer mod tab af data i kvantecomputere, der transporteres via lys. (Foto: iStockphoto)

Danske forskere har opfundet en kode, som sikrer mod tab af data i kvantecomputere, der transporteres via lys. (Foto: iStockphoto)

Millioner af udregninger udført fantastisk hurtigt. Det kan blive virkeligheden, når kvantecomputerne bliver en realitet.

Men i alle datasystemer opstår der fejl. Problemet er bare, at de systemer som bruges til at lagre kvantedata i - såkaldte qbits - er uhyre skrøbelige i kvantecomputere. Kvantefejlkorrektionskode er en ny kode, som kan genskabe de meget skrøbelige qbits, er netop blevet udviklet af et hold forskere fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU). CDer, DVDer, fjernsyn, facebook, snak i telefon - vi kender alle teknologierne, og de bruger alle bits til at formidle information.

Bits er informationer, som kan brydes ned til binær kode. Det vil sige, at informationen enten kan være et 1 eller et 0. En måde at beskytte dataen, altså bittene, på i dag er ved at have den samme information gentaget flere gange. Det vil sige, at et enkelt 0 bliver gentaget fire gange, for så kan man stadig genskabe informationen ud fra de tilbageværende nuller.

Fakta

Kvantecomputere bliver meget hurtigere end almindelige computere, fordi de bit de arbejder med - qbit - er 0 og 1 på samme tid, til forskel fra de nuværende bit som enten er 1 eller 0. Det betyder, at kvantecomputeren kan lave parallelle beregninger, mens den traditionelle computer kun kan lave én udregning ad gangen.

»I starten troede de færreste på praktiske anvendelser af kvantecomputeren, men efter udvikling af fejlkorrektionskoder, begynder man at tro på det,« siger Ulrik Lund Andersen, lektor ved DTU Fysik. Han forsker, blandt andet, i kvanteoptik, -kommunikation, -kryptering, -computere, og sammenfiltrede tilstande. »Vi har bygget en ny kode, som gør vores kvanteinformation robust over for totaltab, hvor man fuldstændig taber informationen. Kvanteinformationen kodes i flere lysstråler, og selvom nogle går tabt, kan vi genskabe det 100 %,« siger Ulrik Lund Andersen.

Sammenfiltret lys og superpositioner

Kvantebits (qbits) opfører sig underligt, for de er 0 og 1 samtidigt. Det kaldes en superpostion, og svarer til, at den samme kaffekop står på øverste og nederste hylde af et skab samtidigt - men der er kun en kop, ikke to identiske. Det kaldes også en sammenfiltret tilstand.

Qbits er meget, meget skrøbelige. Hvis de begynder at vekselvirke med omgivelserne, bliver de almindelige bits - altså 0 eller 1 - og mister dermed deres superpositionstilstand. »Derfor er fejlkorrektionskoder meget vigtige. Men de er helt specielle koder, når det gælder qbits. Der kan man ikke sætte de fire nuller efter hinanden, fordi de er i superpositioner og altså er både 0 og 1,« forklarer Ulrik Lund Andersen. Korrektionskoden virker på den måde, at forskerne tager deres kvanteinformation og blander det med kvantelys. Det giver 'entangled', eller på dansk, sammenfiltret lys, som danner fire lysstråler. De fire stråler danner en ny superposition. »Information spredes ud på de fire stråler. Hver enkelt lysstråle har ikke noget information, kun en masse støj, men hvis man måler alle samtidigt, kan man læse sin information. Vi fandt frem til koden for tre år siden i samarbejde med en forskningsgruppe fra Bruxelles Universitet, og det overraskede os, at det er muligt at genskabe informationen 100%, fordi kvanteinformation er så uhyre skrøbelig,« siger Ulrik Lund Andersen.

Kvantecomputere

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs mere om Hubbles utrolige billeder her.