Forskare i Lund jobbar vidare med upptäckter från 70- och 80-talen, som ger ett Nobelpris i fysik 2016. Målet är att kunna bygga en kvantdator som får dagens datorer att framstå som långsamma, enligt Martin Leijnse vid Lunds universitet.
Publicerad:
Forskningen runt den teori som belönas med årets Nobelpris i fysik har exploderat under det senaste decenniet. Nu har man med experiment bevisat att flera av pristagarnas teorier håller.
Men ännu återstår det rätt mycket att göra innan den kan få en praktisk tillämpning av betydelse. Redan idag används teorin, där mätning av strömstyrka har definierats med en standard, liknande den som finns för längdmåttet en meter.
– Idén är att använda topologiska egenskaper för att bygga en kvantdator, som till skillnad från dagens datorer bygger på att man använder kvantmekaniska tillstånd som kan representera både en etta och en nolla samtidigt. Med den skulle man kunna göra beräkningar som inte alls är möjliga i dag, säger Martin Leijnse, fysiker vid Lunds universitet.
Oväntad nytta
Man skulle också till exempel kunna simulera väldigt stora molekyler i kvantdatorn, istället för att göra kemiska experiment.
– Jätteroligt att det här forskningsfältet uppmärksammas med ett Nobelpris. Även om vi är en bit från tillämpningen så är det spännande fysik och rolig grundforskning, som kan leda till oväntad nytta, som vi inte känner till idag.
Just nu jobbar Martin Leijnse och andra forskare i Sverige och världen med att visa att det är möjligt att få en topologisk kvantbit – den minsta enheten som representeras av en etta eller nolla – att fungera.
– Där är vi förhoppningsvis inom ett par år, hur lång tid det sedan tar tills vi är i hamn med en fungerande kvantdator vågar jag inte spekulera om.
Vilka är utmaningarna?
– De topologiska faserna, då materialet är stabilt inträffar bara vid extremt låga temperaturer, nära den absoluta nollpunkten. De här materialen finns inte i naturen utan måste byggas upp med nanostrukturer, till exempel halvledande nanotrådar, som görs här i Lund. Dessa kombineras sedan med supraledare och bildar exotiska supraledande nanotrådar.
Om det är möjligt att få dem i en topologisk stabil fas är han inte säker på, men han tror att forskarna är på rätt spår.
– Ännu en utmaning är att läsa informationen och göra mätningar. Att det är så svårt hänger ihop med att informationen är svår att förstöra.
Vad innebär topologiska egenskaper?
– Det har inget med nivåhöjningar att göra, utan handlar om egenskaper som bara kan ändras stegvis och representeras av heltal.
Martin Leijnse jämför med en donut som man sliter och drar i. Det är först när hålet tas bort eller ett hål tillkommer som egenskaperna ändras radikalt, vilket är en parallell till topologi.
Finns det andra tänkbara tillämpningar?
– Ja, bland annat inom elektronik, där ström kan ledas på ett sätt som kan ändra funktionaliteten och till exempel minska värmeutvecklingen.
FAKTA
Nobelpriset i fysik 2016 går till:
David J. Thouless, University of Washington, Seattle, WA, USA
och med andra hälften till
F. Duncan M. Haldane, Princeton University, NJ, USA, och J. Michael Kosterlitz
Brown University, Providence, RI, USA
Årets pristagare öppnade portar till en okänd värld av materia som försätts i märkliga tillstånd. De har med avancerade matematiska metoder studerat ovanliga materiefaser som till exempel supraledare, supravätskor eller tunna magnetiska filmer. Deras pionjärarbeten har lett till att jakten på nya exotiska materiefaser nu pågår för fullt. Många hoppas på framtida tillämpningar, både inom materialvetenskap och elektronik.
Palle Liljebäck
chefredaktör
