Med etableringen af kvanteprogrammet tager Danmark sit hidtil største spring i udviklingen af landets, ja måske verdens, første fuldt funktionelle og generelt anvendelige kvantecomputer. Med en bevilling fra Novo Nordisk Fonden på knap 1,5 milliarder kroner skal forskere på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet arbejde målrettet mod at gøre det, som techgiganter og stormagter verden over ikke er lykkedes med endnu: At bygge en fuldt funktionel kvantecomputer.
– Udfordringen ved at udvikle en brugbar kvantecomputer er enorm, og minder på nogle måder om udfordringen ved månelandingsprogrammet i 60’erne. Men vi er ambitiøse og satser på, at vi i slutningen af dette program har en kvantecomputer, som kan løse komplekse problemer, som klassiske computere ikke kan, siger professor Peter Krogstrup Jeppesen fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, som står i spidsen for kvanteprogrammet.
Programmet vil løbe over hele 12 år og skal udfoldes i samarbejde med partnere fra førende universiteter og industrier i bl.a. USA, Canada, Holland og Danmark, der hver især bibringer vigtig specialviden til projektet.
– Med denne langsigtede bevilling ønsker vi at gøre Danmark til verdensførende inden for kvanteforskning, der er et område med kolossalt potentiale, og som kan revolutionere computerverdenen. Vi ønsker at skabe, modne og udvikle teknologi, der kan løse store og aktuelle udfordringer inden for bl.a. sundhed og bæredygtighed, siger Mads Krogsgaard Thomsen, CEO i Novo Nordisk Fonden.
Henrik C. Wegener, rektor på Københavns Universitet, tilføjer:
– Alle dele af samfundet vil på sigt få gavn af de nye muligheder, som vi nu åbner hoveddøren til. Det gælder f.eks. den grønne omstilling, cyber-sikkerhed og udviklingen af nye lægemidler. Bevillingen sikrer, at Københavns Universitet også fremover bliver blandt verdens førende institutioner inden for kvanteforskning. Med sin størrelse, ambition og tværfaglige samarbejde i Danmark og internationalt giver den nye satsning forskerne mulighed for at sætte skub i udviklingen af kvanteteknologien. Stor tak til Novo Nordisk Fonden for at bidrage helhjertet til dette forskningsområde.
Stort potentiale inden for life science
En fuldt funktionel kvantecomputer kan på kort tid udføre komplicerede udregninger, som klassiske computere enten ikke kan eller i bedste fald ville skulle bruge flere år på at udføre. En kvantecomputer skaber derfor muligheder for udvikling af nye løsninger på en række områder.
Særligt life science anses som et område, hvor kvantecomputeren potentielt kan være revolutionerende. Life science er studiet af alt levende omkring os og omfatter bl.a. udvikling af ny medicin, epidemiologi, genomforskning og neurovidenskab. At kvantecomputeren kan gøre en særlig forskel her skyldes, at naturen er fuld af kvantemekaniske systemer, som vi på nuværende tidspunkt ikke er i stand til at forstå, men som en kvantecomputer vil være helt optimal til at håndtere.
– Inden for life science kan vi fx accelerere udviklingen inden for personlig medicin ved at lade kvantecomputeren bearbejde den enorme datamængde, der er til rådighed om det menneskelige genom og vores sygdomme. Denne udvikling vil gøre det nemmere at skræddersy den bedste behandling. I kvanteprogrammet vil fysikere og ingeniører dagligt arbejde tæt sammen med forskere fra life science-området. Teknologiudviklingen vil blive guidet af konkrete biologiske eksperimenter og problemstillinger, og denne tætte interdisciplinaritet er en afgørende succesparameter, siger Lene Oddershede, Senior Vice President, Natural & Technical Sciences, Novo Nordisk Fonden.
Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme kommer til at holde til på det nuværende Niels Bohr Institut på Blegdamsvej i København. En del af bevillingen går til at etablere Quantum Foundry P/S, som er et partnerselskab, der placeres i forbindelse med programmet. Dette selskab er en fabrikationsenhed, som leverer materialer og hardware til forskerne i programmet, og som arbejder meget tæt sammen med resten af programmet.
I løbet af de første syv år vil forskerne og ingeniørerne udvikle materialer og hardware til kvantecomputeren. Forskerne skal som en start etablere kapaciteterne til at sideløbende udvikle tre af de mest lovende kvanteteknologiplatforme. Det vil skabe et forsknings- og udviklingsmiljø, som vil have den bedste mulighed for at bestemme, hvilken eller hvilke dele af forskellige platforme der er mest egnede at bygge videre på.
På det område adskiller det danske projekt sig markant i forhold til de andre store kvanteprojekter i verden, som professor Peter Krogstrup Jeppesen kender til. Det er en af grundene til, han betegner projektet som et af de mest ambitiøse nogensinde.
– De andre store initiativer i verden har allerede valgt deres platform, som de prøver at gøre så god som mulig. Men vi forudser, at mange af dem løber ind i en blindgyde på et tidspunkt, hvor der vil være fundamentale begrænsninger enten i kvaliteten af kvantebits eller i forhold at skalere op. Vi vil bruge syv år på at finde den platform, der giver den største mulighed for at bygge en brugbar kvantecomputer. Vi skal have is i maven for at lykkes med projektet, siger Peter Krogstrup Jeppesen.
De sidste fem år af projektet vil gå med at skalere den valgte platform op til en størrelse, så den bliver brugbar for forskere både på universiteterne og i industrien, samt at anvende den til at løse relevante problemer inden for life science-området.
Fakta om kvantecomputeren
Kvantecomputerens fænomenale regneevner kan i fremtiden blandt andet få stor indflydelse på alt fra grøn omstilling til udvikling af ny medicin. Det nye kvanteprogram har til formål at fremstille en fejltolerant kvantecomputer. At en kvantecomputer er fejltolerant betyder, at den ikke vil være plaget af støj, der gør beregningerne upræcise. Sådan en kvantecomputer eksisterer ikke i dag og er utroligt krævende at fremstille.
Kvantecomputere fungerer ikke på samme måde som de computere, vi omgiver os med i dag. De er i stedet baseret på kvantefysikkens principper.
Når man taler om udviklingen af kvantecomputeren, så taler man om processoren, i en klassisk computer normalt kaldet en CPU, som er der, hvor regnekraften er. I en kvantecomputer kaldes den tilsvarende enhed for en QPU (Quantum Processing Unit), som består af kvantebits (qubits).
En klassisk computer er digital, hvilket vil sige, at den foretager beregninger ved hjælp af to tilstande: 0 og 1. En kvantecomputer er anderledes, fordi den benytter kvantebits. En kvantebit kan være 0, 1 eller en kombination af de to tilstande, hvilket skaber en række nye muligheder.
Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme er et samarbejde mellem Novo Nordisk Fonden og Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, som løber de næste 12 år. Programmets mission er at udvikle og bygge kvantehardware og algoritmer til en kvantecomputer, som kan løse væsentlige problemer inden for life science.
Programmet forventer at involvere et stort internationalt økosystem af verdens førende universiteter og industrier, bl.a forskere fra Massachusetts Institute of Technology (USA), Delft University of Technology (Holland), Danmarks Tekniske Universitet, Aarhus Universitet og University of Toronto (Canada).
Læs mere på http://www.science.ku.dk
Kontakt:
Peter Krogstrup Jeppesen, professor, Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet, mail krogstrup@nbi.ku.dk
