Kvantdatorer som har utvecklats hittills har varit unika enheter som fyller hela laboratorier. Nu, fysiker vid universitetet i Innsbruck har byggt en prototyp av en jonfälla kvantdator som kan användas inom industrin. Den passar in i två 19-tums serverrack som de som finns i datacenter över hela världen. Den kompakta, självförsörjande enhet visar hur denna teknik snart kommer att bli mer tillgänglig.

Under de senaste tre decennierna, grundläggande grundarbete för att bygga kvantdatorer har banat väg vid universitetet i Innsbruck, Österrike. Som en del av EU:s flaggskepp Quantum Technologies, forskare vid Institutionen för experimentell fysik i Innsbruck har nu byggt en demonstrator för en kompakt jonfälla kvantdator. "Våra kvantberäkningsexperiment fyller vanligtvis laboratorier på 30 till 50 kvadratmeter, " säger Thomas Monz vid universitetet i Innsbruck. "Vi letade nu efter att passa in de teknologier som utvecklats här i Innsbruck i minsta möjliga utrymme samtidigt som vi möter standarder som vanligtvis används inom industrin." Den nya enheten syftar till att visa att kvantdatorer snart kommer att vara klara för användning i datacenter. "Vi kunde visa att kompakthet inte behöver ske på bekostnad av funktionalitet, ", tillägger Christian Marciniak från Innsbruck-teamet.

De enskilda byggstenarna i världens första kompakta kvantdator var tvungna att reduceras avsevärt i storlek. Till exempel, kvantdatorns mittpunkt, jonfällan installerad i en vakuumkammare, tar bara en bråkdel av det utrymme som tidigare krävdes. Det gavs till forskarna av Alpine Quantum Technologies (AQT), en avknoppning av universitetet i Innsbruck och den österrikiska vetenskapsakademin som syftar till att bygga en kommersiell kvantdator. Andra komponenter bidrog med Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering i Jena och laserspecialisten TOPTICA Photonics i München, Tyskland.

Upp till 50 kvantbitar

Den kompakta kvantdatorn kan drivas autonomt och kommer snart att kunna programmeras online. En särskild utmaning var att säkerställa kvantdatorns stabilitet. Kvantapparater är mycket känsliga och i laboratoriet skyddas de från yttre störningar med hjälp av omständliga åtgärder. Otroligt, Innsbruck-teamet lyckades tillämpa denna kvalitetsstandard även på den kompakta enheten, vilket säkerställer en säker och oavbruten drift.

Förutom stabilitet, en avgörande faktor för industriell användning av en kvantdator är antalet tillgängliga kvantbitar. Således, i sin senaste finansieringskampanj, den tyska regeringen har satt som mål att till en början bygga demonstrationskvantdatorer som har 24 fullt fungerande qubits. Innsbrucks kvantfysiker har redan uppnått detta mål. De kunde individuellt kontrollera och framgångsrikt trassla in upp till 24 joner med den nya enheten. "Nästa år, vi vill kunna tillhandahålla en enhet med upp till 50 individuellt kontrollerbara kvantbitar, säger Thomas Monz, ser redan på framtiden.