Kvantecomputere kan give os mulighed for at beregne komplekse kemiske og biokemiske processer mere nøjagtigt. Et nyt forskningsprojekt støttet af Novo Nordisk Fonden skal løse den store udfordring, der ligger i at overføre kvantekemiske beregninger fra klassiske computere til kvantecomputere, der fungerer grundlæggende anderledes. I forbindelse med projektet etableres også en kvantehub, der bliver den første af sin art i Skandinavien.
I disse år er der fuld tryk på arbejdet henimod at udvikle kvantecomputere, der kan lave beregninger, der langt overgår en klassisk computers formåen.
Kvantecomputere er relevante inden for en række forskningsområder, ikke mindst inden for life science. Det skyldes, at kvantecomputere, på længere sigt, vil kunne foretage beregninger af komplekse kemiske og biokemiske processer med en nøjagtighed, hvor klassiske computere kommer til kort.
I et nyt forskningsprojekt vil en gruppe forskere arbejde målrettet med at skabe ny viden og udvikle nye metoder, der vil gøre det muligt at udnytte kvantecomputerens ekstraordinære regnekraft til at udføre kvantekemiske beregninger af molekylære egenskaber, til brug inden for fx kemi og biokemi.
Kvantecomputere fungerer anderledes end klassiske computere
Projektet hedder Hybrid Quantum Chemistry on Hybrid Quantum Computers, og er forankret på Københavns Universitet. Herudover deltager forskere fra Danmark Tekniske Universitet (DTU) og Syddansk Universitet. Sammen skal forskerne forsøge at løse nogle af de store udfordringer, der ligger i at overføre beregninger til kvantecomputere af typen NISQ (noisy intermediate-scale quantum), der fungerer grundlæggende anderledes end klassiske computere. Novo Nordisk Fonden bevilger 40 mio. kr. til projektet.
Forskerne vil arbejde med en hybrid tilgang, hvor de udregninger, der har størst gavn af at foregå på kvantecomputere, vil foregå her, mens andre udregninger vil blive foretaget på klassiske computere.
”En af de største udfordringer i projektet er at gentænke de nuværende metoder og algoritmer inden for kvantekemi i konteksten af kvantecomputere. Kvantecomputer fungerer så meget anderledes end klassiske computer, at man ikke bare kan ”overføre” algoritmer til den nye type af hardware. Med sådanne nyudviklede algoritmer til rådighed er det forventningen, at vi vil være i stand til at foretage simuleringer af yderst komplekse kemiske og biokemiske systemer, og derved kunne belyse problemstillinger, vi ikke er i stand til med klassiske computere,” fortæller Stephan Sauer, professor ved Kemisk Institut, Københavns Universitet, som leder forskningsprojektet.
Han forklarer, at en væsentlig del af projektet samtidig går ud på at finde ud af, hvilke typer af beregninger der med stor fordel kan foretages på en kvantecomputer – og hvilke dele af beregningerne, der med fordel kan løses ved brug af en klassisk computer.
”På den måde håber vi på at kunne udvikle en omkostningseffektiv metode, hvor kvantecomputeren kun bruges, når det virkelig har en stor effekt. Hele forskningsfeltet omkring kvantekemi på kvantecomputere er meget nyt, men forudses at have et meget stort potentiale, og derfor glæder det os utrolig meget, at Novo Nordisk Fonden har valgt at støtte netop dette projekt,” siger Stephan Sauer.
Ny kvantehub i København
Det er hensigten at bruge en del af bevillingen på at etablere en IBM Quantum Hub på Københavns Universitet. Det vil give forskere fra universiteter og industri adgang til NISQ-computere.
Den kommende kvantehub vil give forskerne mulighed for at teste deres beregninger, algoritmer og modeller på nogle af de mest avancerede kvantecomputere, som eksisterer på nuværende tidspunkt. Hubben i København bliver den første af sin art i Skandinavien.
”Kvantehubben giver adgang til NISQ-computere, som gør det muligt at implementere konkrete molekylære beregninger på nogle af de mest avancerede kvantecomputere, vi har til rådighed på nuværende tidspunkt. Samtidig får et udsnit af forskere fra den akademiske verden og industrien mulighed for at lære at programmere en kvantecomputer, hvilket er instrumentelt for at forberede os på at udnytte potentialet i de fuldt funktionelle kvantecomputere, der forhåbentlig vil blive en realitet inden for en overskuelig årrække,” siger Lene Oddershede, Senior Vice President, Natural & Technical Sciences, Novo Nordisk Fonden.
