Världen står på tröskeln till en kvantrevolution, och WACQT, Wallenberg Centre for Quantum Technology, har placerat Sverige i framkant av utvecklingen. Halvvägs in i den strategiska satsningen har bred kompetens och starka industrisamarbeten skapats. Huvudmålet – en avancerad kvantdator med hundra kvantbitar – är tydligt inom räckhåll.
WACQT
Wallenberg Centre for Quantum Technology, WACQT, är en centrumbildning och ett forskningsprogram med fyra inriktningar inom kvantteknologi.
Målsättningen är att bygga upp en långsiktig, stark kompetens inom området inom såväl svensk akademi som industri genom att försöka bygga en 100-kvantbitar stor kvantdator baserad på supraledande kretsar.
Chalmers ansvarar för kvantberäkningar och kvantsimuleringar, KTH ansvarar för kvantkommunikation och kryptering och Lunds universitet för utveckling av kvantsensorer.
Koordinator för hela programmet är Chalmers.
Hemsida:
WACQT
Beviljat anslag:
1,4 miljarder kronor under perioden 2018–2030.
Det omfattande grundforskningsprogrammet WACQT etablerades 2018, med ambitionen att säkra Sveriges kompetens inom det snabbt växande området kvantteknologi. Det stora målet är att skapa en kraftfull kvantdator med hundra kvantbitar. Kvantteknologin kan bland annat öppna dörrar för avlyssningssäker kommunikation, hyperkänsliga mätinstrument och effektivare läkemedelsutveckling.
Sedan programmets start har mycket hänt, konstaterar Per Delsing, professor i kvantkomponentteknik vid Chalmers och föreståndare för WACQT fram till årsskiftet 2024/2025. En viktig milstolpe uppnåddes 2024, när forskargruppen lyckades skapa en kvantprocessor med 25 kvantbitar.
– Det är ett stort steg mot att skapa en kvantdator med hundra kvantbitar, eftersom vi har löst många av de problem som måste lösas för att integrera kvantbitar i en större skala, säger han.
Stärkt kunskap och medvetenhet
Göran Johansson, professor i teoretisk och tillämpad kvantfysik vid Chalmers, leder WACQT från 2025 och framåt. Han tycker att en fantastisk grund för satsningen har etablerats under Delsings ledning, och anser att forskningsprogrammet är unikt på många sätt.
– Det här är en framsynt satsning från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, som betyder oerhört mycket för Sverige som forsknings- och industrination. Sedan 2018 har programmet byggt upp omfattande kunskap, och banat väg för att svenskt näringsliv ska ha en ledande position inom den framväxande teknologin, säger han.
WACQT koordineras av Chalmers, och omfattar fyra pelare inom kvantteknologi. Chalmers ansvarar för kvantberäkningar och kvantsimuleringar, och det är där själva datorbygget sker. Lunds universitet ansvarar för kvantsensorer, och KTH för kvantkommunikation.
– Vi är idag över 200 forskare i Sverige som arbetar med kvantteknologi. Vi har nästan hundra doktorander i WACQT:s forskarskola och har lyckats väl med rekryteringen av WACQT Fellows: unga forskare som har byggt upp egna forskargrupper. Det är fantastiskt roligt, säger Per Delsing, som uppfattar att kunskapsnivån på området har ökat rejält sedan programmet startade – även utanför akademin.
– Numera finns en helt annan medvetenhet om kvantteknologins möjligheter inom både näringslivet, politiken och hela samhället. Här tror jag WACQT har bidragit: att höja kompetensen inom kvantteknologi är ett av våra uppdrag, och det har vi lyckats väl med.
Kvantbitarnas kvalitet viktig
I en kvantdator gäller det att förstå och styra varje enskild kvantbit, samtidigt som hela systemet ska kunna växelverka och kommunicera. Därför blir bygget alltmer komplicerat ju fler kvantbitar som kopplas ihop.
– Varje kvantbit har en egen ton, eller frekvens, och vi behöver lära känna alla egenskaper hos varje kvantbit. Nu har vi löst 3D-integreringen, det vill säga hur vi ska kunna komma åt och kontrollera alla kvantbitar – även om de sitter mitt inne i processorn på chipet. Nästa steg är att koppla ihop alla närliggande kvantbitar parvis och få dem att ”prata” med varandra. Här är vi inte helt framme än, men vi har en tydlig plan och väg framåt, säger Per Delsing.
– Jag brukar säga att det är ett eget forskningsområde att ta reda på hur vi bäst kan utnyttja de möjligheter som kvantteknologi skapar.
Förutom antalet kvantbitar är också deras kvalitet avgörande för hur kraftfull kvantdatorn blir.
– Det är viktigt att bitarna är koherenta, det vill säga har kvantmekaniska egenskaper så länge som möjligt. Kvantbitarnas livslängd påverkar hur långa algoritmerna kan vara och hur många operationer som kan köras innan det blir ett fel. Här är vi långt framme; när det gäller kvantbitarnas kvalitet ligger vi nära ”state-of-the-art,” säger Göran Johansson.
Samverkan med industrin central
Under forskningsprogrammets första år etablerades ett starkt samarbete med industrin. Kunskap som har tagits fram inom WACQT har genererat flera patent och avknoppningsföretag, mycket tack vare bolaget WACQT-IP som startade för att hjälpa till med kommersialiseringen av forskningsresultat.
En fortsatt stark samverkan med industrin är ett av flera fokus för programmet framöver. Under 2024 skapades en kopia en 25-bitarskvantdatorn på Chalmers, med målet att etablera en testbädd för svensk industri som vill lösa problem med kvantteknologi.
Testbädden omfattar en supportavdelning som kan vägleda användarna, samt testutrustning för företag som utvecklar komponenter inom kvantteknologi. Under 2025 öppnar kvantdatorn för algoritmkörning.
– Vi vill sänka tröskeln för att använda kvantdatorer, och ser fram emot att ta emot företag som vill nyttja den här möjligheten, säger Göran Johansson.
Han påpekar att WACQT också skapat förutsättningar för ledande grundforskning inom kvantteknologi.
– Idag vet vi inte hur vi skall utnyttja kvantprocessorer innan vi har fullskalig felkorrigering. Här behövs en både djup och bred förståelse av hur hårdvara, all nödvändig mjukvara och problemformulering hänger ihop. Inom WACQT har vi en unik möjlighet att bygga denna kompetens i en öppen akademisk miljö.
Många tillämpningar i sikte
En kvantdator gör beräkningar på helt andra sätt än dagens superdatorer, och eftersom den kan hantera enorma datamängder går det att undersöka extremt många fler möjligheter och lösningar på olika problem. Forskare förutspår att kvantdatorer kan underlätta många samhällsutmaningar, men exakt hur de kommer att användas i praktiken är fortfarande en öppen fråga.
– Jag brukar säga att det är ett eget forskningsområde att ta reda på hur vi bäst kan utnyttja de möjligheter som kvantteknologi skapar. Kvantdatorer har potential att lösa många olika optimeringsproblem, men det ligger troligtvis en bit fram i tiden. Inledningsvis tror jag vi kommer få se andra tillämpningar och mer inom kvantsensorer, exempelvis för effektivare mätmetoder och diagnostik, säger Per Delsing.
– Ja, hälsa och life science, livsvetenskap, är områden där kvantdatorer kan göra verklig nytta, säger Göran Johansson.
Båda påpekar att det också finns risker med kvantdatorernas enorma beräkningskapacitet, om verktyget skulle hamna i fel händer.
– En kvantdator skulle exempelvis kunna knäcka viktiga koder inom olika samhällsområden. Sveriges försvar har redan en medvetenhet om vikten av att kommunicera kvantsäkert, men även andra områden, som sjukvård, elförsörjning, eller finans-och bankväsendet, behöver ökad kompetens för att kunna hantera de risker som finns, säger Per Delsing.
2030 avslutas WACQT. Både Per Delsing och Göran Johansson tror att målet – en avancerad 100-bitars kvantdator – då är uppnått.
– Med den grund som har byggts och all kompetens som finns inom programmet, har vi bra förutsättningar att nå målet, säger Göran Johansson.
Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg
