Et nyt samarbejde mellem DTU Electro, Danmarks Nationale Metrologiinstitut (DFM) og det franske firma Quandela skal udvikle avancerede lyskilder til fremtidens fotoniske kvantecomputere. Innovationsfonden støtter projektet, der skal gøre det muligt at løse beregninger, som nutidens computere ikke kan håndtere.

Kvanteområdet udvikler sig hurtigt og kan få stor betydning for mange brancher verden over. Danmark er allerede godt med, men en ny rapport fra DFM og FORCE Technology peger også på, at der fortsat er behov for investering og udvikling.

Fremtidens kvantecomputere har potentiale til at revolutionere områder som lægemiddeludvikling, kemi og optimering. Flere virksomheder satser på den fotoniske platform, hvor kvanteberegningerne udføres ved hjælp af kvantiserede lyspartikler, også kaldet fotoner. Men i dag mangler der lyskilder, som kan levere fotoner effektivt nok til de store kvantecomputere.

Stærke partnere går sammen

I projektet “Quantum Light Sources for Quantum Computing – QLIGHT” vil DTU Electro, DFM og Quandela i fællesskab udvikle nye lyskilder, der kan bruges i industrielle kvantecomputerplatforme. Målet er at skabe lyskilder, som kan gøre det muligt at gennemføre langt større kvanteberegninger end i dag.

Den høje effektivitet skal opnås ved at placere et kvantepunkt, der udsender fotonerne, i en særlig mikrosøjlestruktur, som leder lyset ind i en optisk fiber. For at opnå dette skal kvantepunktet fremstilles i et meget rent miljø med materialer af høj kvalitet.

“Teknologien minder om den kendt fra traditionelle halvlederlasere. Men for at lyskilderne kan udsende kvantiseret lys på effektiv vis, stilles der skærpede krav til materialerne,” siger projektleder Niels Gregersen, professor på DTU.

Derfor har DTU allieret sig med DFM, som skal dyrke højkvalitets halvledermateriale i et ultrahøjt vakuum i en ny-etableret Molecular Beam Epitaxy maskine.

Dr. Sabbir A. Khan, leder af Quantum Materials (QMAT)-gruppen på DFM, understreger betydningen af rene materialer:

“Ydelsen af fotoniske kvantekomponenter er direkte forbundet med materialernes egenskaber, der er designet på atomart niveau. Hos DFM fokuserer vores QMAT-team på præcist at konstruere og finjustere halvlederstrukturer atom for atom. Gennem dette projekt sigter vi mod at udvikle en yderst effektiv lyskilde ved at optimere halvlederplatformen,” forklarer han.

Mod nye danske løsninger

Danmark står stærkt inden for forskning i fotoniske kvanteteknologier. Med projektet ønsker parterne at styrke denne position yderligere. Innovationsfondens støtte skal bruges til at udvikle og afprøve eksperimentelle prototyper, som hidtil kun har været vist gennem beregninger. Prototyperne skal afprøves på Quandelas industrielle kvantecomputerplatform, og efter projektets afslutning er det planen at starte en dansk virksomhed, som kan levere lyskilder til bl.a. Quandela.

Det globale marked for kvanteteknologier vokser hurtigt, og alene den fotoniske del ventes at være 6 mia. USD værd i 2034. Selvom universelle kvantecomputere stadig ligger 10-15 år ude i fremtiden, forventes de at få stor betydning for blandt andet kryptografi, medicin, kunstig intelligens og materialeforskning.

Fakta om projektet:

• Innovationsfondens investering: 18,9 mio. kr.
• Samlet budget: 23,4 mio. kr.
• Varighed: 4 år
• Projekttitel: Quantum Light Sources for Quantum Computing (QLIGHT)

Læs mere her