Chalmers-forskare gör kvantberäkningar över 1000 gånger snabbare — ett steg mot kvantdatorer som räknar rätt

Forskare vid Chalmers tekniska högskola presenterade den 10 september 2026 en metod som gör en rad avancerade kvantberäkningar över 1000 gånger snabbare, samtidigt som risken för beräkningsfel minskar. Studien, ledd av Lei Du vid Chalmers tillsammans med Chalmers-kollegan Tangyou Huang och Lingzhen Guo vid Tianjin University i Kina, är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters under titeln "Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates". Resultatet angriper ett av de största hindren på vägen mot feltoleranta kvantdatorer — kvantdatorer som klarar av att räkna rätt även när enskilda kvantbitar (qubits, kvantdatorns motsvarighet till bitar i en vanlig dator) störs av sin omgivning.

Problemet: fel hinner smyga sig in

Kvantdatorer är extremt känsliga för störningar — elektrisk brus, kosmisk strålning och till och med värme från den egna elektroniken kan förstöra en pågående beräkning. Ju längre tid en enskild kvantoperation tar, desto större är risken att en sådan störning hinner smyga sig in och göra resultatet fel. Chalmers-forskarna har arbetat med så kallade bosoniska koder, där kvantinformation lagras i mönster i ett mikrovågsfält inuti en supraledande krets, istället för i en enda fysisk kvantbit. Det ger ett inbyggt skydd mot vissa feltyper — men att bygga upp och styra de här tillstånden har hittills krävt tusentals styrsteg i en så kallad Floquet-process, en metod där kvantsystemet drivs fram med upprepade, periodiska styrpulser.

Så gör metoden operationerna snabbare

Kärnan i genombrottet kallas kvantgittergrindar (quantum lattice gates) — färdiga, ihopkopplingsbara byggmoduler för kvantoperationer, ungefär som Lego-block som redan är formade för att passa ihop snabbt. Istället för att stegvis närma sig önskat kvanttillstånd genom tusentals upprepade styrpulser visar forskarna att en bred uppsättning operationer på de bosoniska tillstånden kan slutföras inom en enda styrcykel. Metoden utnyttjar den fulla olinjäriteten hos Josephson-kontakter — de supraledande komponenter som utgör byggstenarna i kretsen — för att dela upp komplexa kvantkretsar i enkla, snabba deloperationer. I datorsimuleringar lyckades forskarna på så sätt bygga upp flera olika bosoniska kodtillstånd från grunden och utföra kvantbitsoperationer med hög tillförlitlighet, på en bråkdel av tiden det tidigare krävt.

Nästa steg: testa det i verkligheten

Resultatet är hittills teoretiskt och bekräftat genom simuleringar — inte ännu genomfört i en fysisk kvantdator. Nästa steg för forskargruppen är att demonstrera metoden experimentellt i Chalmers egna supraledande kvantkretsar, som en del av det pågående arbetet mot en kvantdator med 100 kvantbitar inom några år. Lyckas det, minskar det tidsfönstret där fel kan uppstå drastiskt — ett konkret steg mot kvantdatorer som håller tillräckligt länge felfria för att faktiskt kunna lösa de stora problem kvantdatorer förväntas knäcka: bland annat läkemedelsutveckling, energisystem, kryptering, artificiell intelligens och logistik.

Vad är egentligen en kvantdator?

En vanlig dator räknar med bitar som bara kan vara 0 eller 1. En kvantdator använder istället kvantbitar, som utnyttjar kvantmekanikens regler för att befinna sig i flera tillstånd samtidigt (superposition) och påverka varandra på avstånd (sammanflätning). Det gör att en kvantdator i teorin kan testa enormt många lösningar parallellt istället för en i taget — men bara om den hinner räkna klart innan bruset från omvärlden förstör tillståndet. Det är därför just hastighet och felskydd, som Chalmers nya metod adresserar, är två av de absolut viktigaste pusselbitarna för att kvantdatorer ska gå från labbexperiment till praktiskt användbara maskiner.

Källor: Chalmers — 1,000 times faster operations bring reliable quantum computing a step closer, forskning.se — Snabbare väg till kvantdatorer som räknar rätt, Physical Review Letters — Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates, The Quantum Insider — Chalmers Researchers Make Bosonic Quantum Operations More Than 1,000 Times Faster