Microsoft Quantum Materials Lab

Centret er fysisk placeret ved Center for Quantum Devices (QDev), Københavns Universitet. Partnerskabet blev i 2019 udvidet med etableringen af Microsoft Quantum Materials Lab med professor Peter Krogstrup som forskningsleder. Det nye center har DTU som partner og forskningsfaciliteterne er placeret ved Microsofts bygninger i Lyngby. 

De to centre i København er en del af i alt fem prestigefulde eksperimentelle Microsoft Quantum laboratoriefaciliteter i verden som tilsammen også tæller Purdue University, Santa Barbara, USA, Delft University of Technology i Holland og University of Sydney i Australien.

Målet er at bygge verdens første modelære kvantecomputer

Computere, der bygger på kvanteteknologi, har potentialet til at løse og udføre komplekse matematiske beregninger langt hurtigere end en traditionel computer, der er bygget med almindelige bits. Bits baseret på kvantepartikler, såkaldte kvantebits, vil udgøre en hidtil uset regnekraft, når det lykkes at stabilisere og integrere dem i en computer. Dette vil give nye muligheder og vil kunne hjælpe til at tackle verdens store udfordringer som f.eks. global opvarmning, materiale- og lægemiddeldesign, IT-sikkerhed og kryptering og meget mere.

Den forskningsmæssige tilgang til at udvikle en kvantecomputer er topologisk og bygger på en antagelse om at en topologisk tilgang vil have en fordel sammenlignet med alternative tilgange. Forskerne vil stræbe efter at blive i stand til kunne vurdere om topologiske tilstande kan danne grundlag for kvanteberegninger og dermed vise sig have klare fordele sammenlignet med alternative former for kvantebits.

Forskningen inden for dette område befinder sig på et meget tidligt stadie, men perspektiverne er enorme: ”når vi har fået vished om at den topologiske karakter af disse kvantetilstande giver os et vist mål af beregningskraft, og når vi ydermere kan påvise at de kvantebits, vi laver, har en længere levetid end andre bits, vil det næste skridt være faktisk at bygge en kvantebit og studere dens sammenhængende levetid og vise på hvilken måde dette skyldes dens topologiske karakter” siger professor Charles Marcus.

Verdens første skalerbare kvantecomputer

Microsoft Quantum Materials Lab i Lyngby har som ambition at udvikle materialer til den fysiske kerne af verdens første modulære kvantecomputer:

Udfordringen er, at de kvantetilstande, der skal bruges til beregningerne, er ekstremt skrøbelige, og derfor meget svære at fastholde og aflæse. Det får vi nu mulighed for at forske i her i Danmark, og det kan forhåbentlig føre til et gennembrud på verdensplan,” siger professor Peter Krogstrup.

Nogle af de største gennembrud der er kommet ud af københavnersamarbejdet er inden for forskningen af materialer. Temperaturen er for eksempel særdeles afgørende for kvantetilstanden, og derfor skal selve computeren køles ned til nær det absolutte nulpunkt. Et andet eksempel er, at materialerne, hvori kvantetilstande er lokaliseret, skal være perfekte. Ikke ét atom må bogstavelig talt ligge forkert og nogle materialer synes mere anvendelige i forhold til at rumme kvantebits end andre.

Samarbejdet mellem Københavns Universitet og Microsoft er et skelsættende eksempel på, hvad der bliver muligt inden for videnskab og forskning, når offentlige og private interessenter samarbejder. Gennem dette dobbelte partnerskab har teamet nu mulighed for sammen at tage afgørende skridt i udviklingen af en kvantecomputer, der kan fremme kvanteøkonomien – både lokalt og globalt.