Kvantecomputere er i teorien meget velegnede til at regne på molekyler – for eksempel lægemidler – fordi molekyler består af atomer, der opfører sig kvantemekanisk. Men de største kvantecomputere i dag er kun i stand til at simulere få atomer, hvilket ikke kan bruges til noget i praksis, da de komplekse molekyler, som bruges i medicin, ofte indeholder millioner af atomer.

Nu er forskere ved forskningscenteret Quantum for Life på Københavns Universitet kommet et skridt tættere på at løse problemet. De har nemlig fundet en matematisk opskrift til, hvordan man nemmere programmerer kvantesimulatorer – en slags specialiserede kvantecomputere – så man hiver mere regnekraft ud af samme størrelse simulator.

»Kvantesimulatorer består ikke kun af kvantehardware, men også af kvantesoftware – altså opskriften til at bruge kvantesimulatoren. Med de nye resultater tager vi et kæmpe ryk på softwaresiden og præsenterer en meget bedre metode, end vi hidtil har haft, til at opskalere den eksisterende hardware, så den kan løse mere komplekse opgaver,« siger Dylan Harley, førsteforfatter til en ny artikel i tidsskriftet Nature Communications og ph.d.-studerende på Quantum for Life Centre.

Indtil nu har man haft en forståelse af, at en opskalering af en kvantesimulator krævede, at den skulle bygges på ny fra bunden af. Dette benspænd tackler den nye kvantealgoritme, som er kernen i kvantesoftwaren. Algoritmen indfører en kontrolleret mængde støj blandt de partikler, som skal simuleres, sådan at simulationen ikke går i stå, men fortsætter som ønsket. Ideen er af generel karakter og kan bruges til al slags kvantehardware, uanset om den er baseret på atomer, ioner eller endda kunstige atomer såsom superledende qubits.

Den matematiske opskrift skal som det næste skridt prøves af i praksis på kvantehardware. Perspektiverne i at udvikle en effektiv kvantesimulator er store, fordi det fundamentalt kan ændre måden, man udvikler og tester medicin på og speede hastigheden fra laboratorie til patient kraftigt op.

Marie Hornbek, Københavns Universitet, Vid. artikel: Nat Commun 15, 6527 (2024).