Kvant nr. 4 fra 2023
Information om bladet
Artikler
1. Men hvad er en kvantecomputer egentlig?
Christian Steenberg Norre
Men hvad er en kvantecomputer egentlig?
En kvantecomputer er ikke bare en ny supercomputer. Den fungerer på en helt anden måde, og kan gøre nogle helt andre ting. Det er svært at udvikle effektive programmer til en kvantecomputer, men også svært at bygge selve maskinen. På nuværende tidspunkt er der kun bygget nogle ganske få og ganske små kvantecomputere, som kan udføre simple kvanteprogrammer, men som ikke er store nok til at lave spændende udregninger. For at forstå hvorfor en kvantecomputer kan noget andet end en supercomputer, skal man have en forståelse for, hvordan en kvantecomputer er bygget, og specifikt hvad “kvant”-delen af navnet omhandler. Når man har styr på dette, kan man værdsætte de udfordringer og krav, der ligger i at bygge en stor kvantecomputer.
En kvantecomputer er ikke bare en ny supercomputer. Den fungerer på en helt anden måde, og kan gøre nogle helt andre ting. Det er svært at udvikle effektive programmer til en kvantecomputer, men også svært at bygge selve maskinen. På nuværende tidspunkt er der kun bygget nogle ganske få og ganske små kvantecomputere, som kan udføre simple kvanteprogrammer, men som ikke er store nok til at lave spændende udregninger. For at forstå hvorfor en kvantecomputer kan noget andet end en supercomputer, skal man have en forståelse for, hvordan en kvantecomputer er bygget, og specifikt hvad “kvant”-delen af navnet omhandler. Når man har styr på dette, kan man værdsætte de udfordringer og krav, der ligger i at bygge en stor kvantecomputer.
2. Kvantecomputeren og dens beregningsmetoder
Ulrik Lund Andersen, Jonatan Bohr Brask og Jonas Schou Neergaard-Nielsen
Kvantecomputeren og dens beregningsmetoder
Kvantecomputere forventes at kunne løse problemer, der ligger uden for rækkevidden af dagens mest kraftfulde supercomputere. I denne artikel introducerer vi de generelle principper bag kvantecomputeren og dykker ned i de forskellige kvanteberegningsmetoder, der i dag benyttes til implementering af forskellige kvantealgoritmer. Desuden belyses de særlige udfordringer ved kvantecomputeren, herunder deres skrøbelighed overfor dekohærens, samt de seneste fremskridt, der er foretaget indenfor kvantefejlkorrigerende koder.
Kvantecomputere forventes at kunne løse problemer, der ligger uden for rækkevidden af dagens mest kraftfulde supercomputere. I denne artikel introducerer vi de generelle principper bag kvantecomputeren og dykker ned i de forskellige kvanteberegningsmetoder, der i dag benyttes til implementering af forskellige kvantealgoritmer. Desuden belyses de særlige udfordringer ved kvantecomputeren, herunder deres skrøbelighed overfor dekohærens, samt de seneste fremskridt, der er foretaget indenfor kvantefejlkorrigerende koder.
3. En kvantecomputer baseret på lys
Carlos Faurby og Peter Lodahl
En kvantecomputer baseret på lys
Lys er elektromagnetiske bølger og spiller en afgørende rolle i fysik og teknologi: lys er fundamentet for liv på Jorden, og fotonik har givet os teknologiske landvindinger som lasere eller et globalt internet. Den kvantemekaniske beskrivelse af lys rummer et dybere lag: lys er opbygget af fotoner – udelelige kvanter af lys, som har både partikelog bølgeegenskaber (partikel-bølge dualitet) – og netop fotonerne kan være en del af løsningen på en af de helt store teknologiske udfordringer i dag: hvordan bygger man en tilstrækkelig stor kvantecomputer, så man kan udnytte den til at løse vigtige problemer.
Lys er elektromagnetiske bølger og spiller en afgørende rolle i fysik og teknologi: lys er fundamentet for liv på Jorden, og fotonik har givet os teknologiske landvindinger som lasere eller et globalt internet. Den kvantemekaniske beskrivelse af lys rummer et dybere lag: lys er opbygget af fotoner – udelelige kvanter af lys, som har både partikelog bølgeegenskaber (partikel-bølge dualitet) – og netop fotonerne kan være en del af løsningen på en af de helt store teknologiske udfordringer i dag: hvordan bygger man en tilstrækkelig stor kvantecomputer, så man kan udnytte den til at løse vigtige problemer.
4. Kvantealgoritmer
Ulrich B. Hoff
Kvantealgoritmer
Kvantecomputeren er en spirende teknologi mange efterhånden har hørt om. Mindre udbredt er kendskabet til, hvordan de opnår deres potentiale til at løse beregningsproblemer, der hidtil har været uden for vores rækkevidde. Hardwaren er naturligvis en stor del af forklaringen, idet den funktionaliserer kvantefysikkens fænomener og gør dem til en kontrollerbar ressource, men derefter er det kvantealgoritmerne, der tager over og omsætter de ressourcer til effektive løsninger – i bedste fald med en eksponentiel speed-up over klassiske computere, men sandsynligvis kun for en afgrænset mængde af problemer.
Kvantecomputeren er en spirende teknologi mange efterhånden har hørt om. Mindre udbredt er kendskabet til, hvordan de opnår deres potentiale til at løse beregningsproblemer, der hidtil har været uden for vores rækkevidde. Hardwaren er naturligvis en stor del af forklaringen, idet den funktionaliserer kvantefysikkens fænomener og gør dem til en kontrollerbar ressource, men derefter er det kvantealgoritmerne, der tager over og omsætter de ressourcer til effektive løsninger – i bedste fald med en eksponentiel speed-up over klassiske computere, men sandsynligvis kun for en afgrænset mængde af problemer.
5. Ambitiøst kvantecomputerprogram etableres på Niels Bohr Institutet
Kim Splittorff og Marie Mathiesen
Ambitiøst kvantecomputerprogram etableres på Niels Bohr Institutet
Indenfor de sidste par år er interessen for kvanteteknologi rykket fra universiteterne og ud i det bredere samfund. Her i år har vi blandt andet for første gang fået en National Strategi for Kvanteteknologi i Danmark [1]. Strategien optegner en ambition om, at Danmark også i fremtiden har et af verdens førende kvanteforskningsmiljøer, samt at vi effektivt kan omsætte forskningen til ny, anvendelig viden. Regeringen tilfører i strategien betydelige midler til forskning, udvikling og opstart af nye virksomheder. Private erhvervsfonde bidrager også i høj grad til dette felt. I særdeleshed Novo Nordisk Fonden. I denne artikel vil vi fortælle om det nyetablerede og ambitiøse kvantecomputer flagskibsprogram på Niels Bohr Institutet: Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme (NQCP).
Indenfor de sidste par år er interessen for kvanteteknologi rykket fra universiteterne og ud i det bredere samfund. Her i år har vi blandt andet for første gang fået en National Strategi for Kvanteteknologi i Danmark [1]. Strategien optegner en ambition om, at Danmark også i fremtiden har et af verdens førende kvanteforskningsmiljøer, samt at vi effektivt kan omsætte forskningen til ny, anvendelig viden. Regeringen tilfører i strategien betydelige midler til forskning, udvikling og opstart af nye virksomheder. Private erhvervsfonde bidrager også i høj grad til dette felt. I særdeleshed Novo Nordisk Fonden. I denne artikel vil vi fortælle om det nyetablerede og ambitiøse kvantecomputer flagskibsprogram på Niels Bohr Institutet: Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme (NQCP).
6. Sparrow Quantum sætter fotonerne fri
Sofie Lindskov Hansen og Maria Genckel
Sparrow Quantum sætter fotonerne fri
Baseret på mere end 20 års erfaring fra forskning på Niels Bohr Institutet har Sparrow Quantum kommercialiseret verdens bedste enkelt-fotonkilde, som kan vise sig at blive en afgørende byggesten i udviklingen af ny kvanteteknologi. Denne artikel beskriver hvordan Sparrow teamet kontrollerer udsendelsen af lys ved hjælp af fotoniske krystaller, samt belyser de mange anvendelsesmuligheder af deres teknologi. For at få realiseret de mange potentialer af teknologien er det vigtigt at få den ud til så mange mennesker som muligt – universitetsforskere såvel som større firmaer.
Baseret på mere end 20 års erfaring fra forskning på Niels Bohr Institutet har Sparrow Quantum kommercialiseret verdens bedste enkelt-fotonkilde, som kan vise sig at blive en afgørende byggesten i udviklingen af ny kvanteteknologi. Denne artikel beskriver hvordan Sparrow teamet kontrollerer udsendelsen af lys ved hjælp af fotoniske krystaller, samt belyser de mange anvendelsesmuligheder af deres teknologi. For at få realiseret de mange potentialer af teknologien er det vigtigt at få den ud til så mange mennesker som muligt – universitetsforskere såvel som større firmaer.
7. Kvant-nyheder
Christine Pepke Gunnarsson
Kvant-nyheder
Nyheder
Nyheder
8. Peter Faber (1810-1877), teleteknisk foregangsmand og elsket sangskriver
Ole Mørk Lauridsen
Peter Faber (1810-1877), teleteknisk foregangsmand og elsket sangskriver
Peter Faber er mest kendt for sin sangskrivning, som var formet af samtiden, men stadig synges flittigt i dag. Blandt de mest kendte er “Højt fra træets grønne top”, “Sikken voldsom trængsel og alarm” samt “Den tapre Landsoldat”. Men Faber var også uddannet som ingeniør og han blev en pionér indenfor dansk telegrafi.
Peter Faber er mest kendt for sin sangskrivning, som var formet af samtiden, men stadig synges flittigt i dag. Blandt de mest kendte er “Højt fra træets grønne top”, “Sikken voldsom trængsel og alarm” samt “Den tapre Landsoldat”. Men Faber var også uddannet som ingeniør og han blev en pionér indenfor dansk telegrafi.
9. Tycho Brahe – breddeopgave 106
Jens Højgaard Jensen
Tycho Brahe – breddeopgave 106
Mit formål med artikelserien om breddeopgaver er – udover at gøre opmærksom på RUCs fysikuddannelse – dobbelt: Dels udvælger jeg opgaverne, så de kan have interesse som fysikproblemer i egen ret. Dels udvælger jeg dem med henblik på at kunne knytte didaktiske overvejelser til dem af interesse for fysikundervisere. I første omgang i forhold til universitetsundervisning. Men i anden omgang kunne der måske også trækkes paralleller til andre undervisningsniveauer.
Mit formål med artikelserien om breddeopgaver er – udover at gøre opmærksom på RUCs fysikuddannelse – dobbelt: Dels udvælger jeg opgaverne, så de kan have interesse som fysikproblemer i egen ret. Dels udvælger jeg dem med henblik på at kunne knytte didaktiske overvejelser til dem af interesse for fysikundervisere. I første omgang i forhold til universitetsundervisning. Men i anden omgang kunne der måske også trækkes paralleller til andre undervisningsniveauer.
10. Aktuelle bøger
Michael Cramer Andersen
Aktuelle bøger
Kvanteuniverset
Kvanteuniverset
11. Nyt fra Dansk Fysisk Selskab
Maren Malling
Nyt fra Dansk Fysisk Selskab
DFS årsmøde 2023
DFS årsmøde 2023
12. Ørstedmedaljen i bronze
Cecilie Pedersen
Ørstedmedaljen i bronze
SNU
SNU
13. KIF-prisen 2023
Maren Malling
KIF-prisen 2023
DFS
DFS
14. Kommende foredrag
Kvant
Kommende foredrag
Kvant
Kvant
