Computerhardware er kun så godt som den software, der bruges til at betjene den – og kvantehardware er ikke anderledes. Lektor Anasua Chatterjee fra Niels Bohr-institutet er derfor – med en bevilling på 1 mio. kr. fra Novo Nordisk Fondens Pioneer Innovator-programme i ryggen – i gang med at samle ekspertise fra forskellige felter for at udvikle præcis og skalerbar kvantesoftware med spændende kommercielt potentiale.

Anasua Chatterjee, lektor i faststoffysik ved Niels Bohr Institutet i København, er blandt modtagerne af denne sommers Pioneer Innovator programme-bevillinger, der har til formål at understøtte den helt tidligere universitetsforankrede forskning, samt opdagelser og udvikling af teknologier, der har kommercielt potentiale.

I januar 2023 blev rammerne for Pioneer Innovator programmet udvidet, så hvor programmet tidligere har fokuseret på sundhedsområdet, er bæredygtighed og quantum computing nu inkluderet i programmet. Formålet er, at programmet skal stimulere videreudviklingen af ideer, der kan resultere i nye produkter, systemer, udstyr eller teknologiplatforme.
Professor Chatterjee’s forskning hører under området for kvanteteknologi.

Fælles indsats for kvantesoftware
Kontrolsoftware spiller en afgørende rolle i at koordinere de komplekse operationer, der kræves for at udnytte kraften i kvantecomputere og hjælper med at gøre kvantecomputere tilgængelige for forskere og udviklere.

“Ved hjælp af denne bevilling har vores forskningsprojekt til formål at udvikle en præcis og skalerbar kontrolsoftware til kvanteprocessorer, som let kan implementeres, for at danne et prototypeprodukt,” siger professor Chatterjee.

Professor Chatterjee mener, at øget interaktion mellem kvanteteknologi og den nye revolution inden for algoritmer og maskinlæring og datavidenskab rummer et stort potentiale inden for dette forskningsfelt.

“Vores projekt vil derfor samle forskellig ekspertise – med mig selv og professor Ferdinand Kuemmeth fra Niels Bohr Institutet med fokus på kvantehardware og fysik, adjunkt Evert van Nieuwenberg, fra Leiden University i Holland, der arbejder med teorien om computersystemer og applikationer af maskinlæring, og adjunkt Oswin Krause fra Datalogisk Institut på Københavns Universitet med sin ekspertise inden for maskinlæring.”

“En del af bevillingen vil blive brugt til at finansiere en ingeniør, som vil tage algoritmerne fra disse eksperter i datalogi og teori og hjælpe os med at implementere dem på en måde, der danner en sammenhængende og problemfri softwareramme.”

Bevægelse fra grundforskning til kommercialisering
Professor Chatterjee voksede op i en storby i Indien. ”Jeg havde altid været god til naturvidenskab, og da min så far gav mig en kopi af Feynman-forelæsningerne i fysik, blev jeg dybt betaget: jeg havde fundet min vej i livet.” Efter endt skolegang flyttede hun til USA for at studere fysik på Princeton University.

”Jeg var ved at tage stilling til, om jeg skulle forfølge teoretisk eller eksperimentel fysik, da jeg pludselig fik mulighed for at arbejde på et eksperimentelt forskningsprojekt i kvantefysik. Jeg elskede at være i laboratoriet og udføre eksperimenter, og fandt kvantefysik et utroligt felt at arbejde indenfor. Og det viste sig, at min viden og mange af mine færdigheder er ret nyttige, når det gælder kvanteteknologi og innovation.”

Efter at have afsluttet sin ph.d. på University College London flyttede professor Chatterjee til Niels Bohr Institutet, hvor hendes forskning i dag er fokuseret på at bygge og håndtere kvantehardware.

“Kvantesystemer kan gøre mange ting, såsom beregning og simulering, hvor vi kan løbe panden mod muren, når vi blot anvender klassisk databehandling. Dette er en sektor under hastig udvikling, der rummer muligheder for kommercialisering af banebrydende applikationer, som kan understøtte en bæredygtig fremtid,” forklarer professor Chatterjee.

”For eksempel er der lige nu et kapløb om at finde en superleder ved stuetemperatur. Disse er dårligt forstået, fordi de er meget svære at modellere på en klassisk computer, men potentialet i forhold til bæredygtighed er enormt, f.eks. via den fuldstændigt afledningsfri transport af elektricitet, hvilket gør dem yderst effektive til storskala energilagringsapplikationer.”

”Dog støder vi på en flaskehals, når vi begynder at gøre kvanteprocessorerne endnu større, fordi vi mangler intelligent kontrolsoftware.”

Næring til tidligere idéer
Pioneer Innovator-programmet er perfekt til projekter som hendes, siger professor Chatterjee, da det fremmer og nærer ideer i meget tidlige stadier.

”Som forsker har man ofte en god idé og ved bare ikke, hvordan man skal føre den videre. Pioneer Innovator-programmet giver en fantastisk mulighed, der gør det nemt at gå fra grundforskning til noget, der kan kommercialiseres og gøres nyttigt. Det ville have været utænkeligt for os at gennemføre projektet uden denne bevilling,” siger hun og konkluderer:

”Jeg synes, der er en reel innovationskultur i Danmark og en vidensøkonomi her, som passer mig rigtig godt. Novo Nordisk Fonden er en værdifuld del af dette landskab. Jeg mener, at fonden spiller en væsentlig rolle i at holde dansk forskning på forkant med den videnskabelige verden,” slutter hun.

Fakta:

Hvad er quantum computing?
Quantum computing er en helt ny måde at behandle information på, ved at udnytte fysikkens love, der gælder på niveau med individuelle atomer, elektroner og elementarpartikler.
Traditionelle computere gemmer og behandler information ved hjælp af bits, der repræsenterer enten et 0 eller et 1 – et todimensionelt beregningsrum.
Kvantecomputere bruger på den anden side kvantebits (qubits), som fungerer, mens de er i en blanding af flere tilstande, hvilket giver et meget højere dimensionelt beregningsrum.
Denne evne, kendt som superposition, gør kvantecomputere i stand til at udføre komplekse beregninger og løse problemer, der ville tage traditionelle computere enormt lang tid, eller som endda ville være umulige.

Om Pioneer Innovator programmet

Videnskabelige områder:
Sundhed: medicinsk teknologi, industriel bioteknologi eller farma- og kvanteteknologier

Bæredygtighed: bæredygtigt landbrug, fødevarer, industriel og miljømæssig bioteknologi samt teknologier til opsamling, udnyttelse og lagring af kulstof, nitrogenoxid og metan-emissioner og kvanteteknologier

Hvem kan ansøge?
Fakultetsmedlemmer, forskere og studerende, der er ansat ved en nordisk uddannelsesinstitution/forskningsinstitut

Geografisk afgrænsning
Norden (Danmark, Norge, Sverige, Island og Finland)

Støtte:
I 2023 er det samlede bevillingsbudget på 70 mio. kr. til dækning af både Sundhed og Bæredygtighed.
Hvert projekt, der modtager en bevilling, kan modtage et tilskud på op til 1 mio. kr. i et år

Se listen med bevillingsmodtagere af Pioneer Innovator programmet i 2023.

Om Novo Nordisk Fonden

Novo Nordisk Fonden blev etableret i 1924 som en dansk erhvervsdrivende fond, der støtter videnskabelige, humanitære og sociale formål. Fondens vision er at fremme menneskers sundhed samt samfundets og planetens bæredygtighed. Fonden arbejder for at styrke forskning og innovation inden for forebyggelse og behandling af kardiometaboliske sygdomme samt infektionssygdomme. Derudover søger den at bidrage til udvikling af viden og løsninger, der understøtter den grønne omstilling af samfundet.