Allt snabbare utveckling för kvantteknologi – hänger Sverige med?

Kvantteknologi utmanar vår förståelse av vad som är möjligt. Genom att styra och manipulera enstaka atomer, elektroner och ljuspartiklar (fotoner) kan forskare utnyttja kvantmekanikens fundamentala principer för att revolutionera hur vi bearbetar information, mäter, kommunicerar och simulerar komplexa system. 

 Kvantteknik delas in i fyra områden 

Tekniken delas oftast in i fyra huvudsakliga områden: kvantdatorer, kvantsimulatorer, kvantkommunikation och kvantsensorer – med tillämpningar inom allt från avancerade material och energieffektivisering till nya sätt att hantera information. 
Inom kvantdatorer exempelvis, har ”Quantum Supremacy”, som kan översättas till kvantöverhöghet, blivit ett mål som alla strävar mot; ett paradigmskifte där en kvantdator för första gången utför en beräkning som en klassisk dator inte kan genomföra under rimlig tid. 

– Utvecklingen inom kvanttekniken är superspännande att följa. Dels är det banbrytande teknik, sedan är kvantfysik så fantastiskt spännande med fenomen som vi inte ser i den klassiska världen. Det är mycket drama också – uttalanden om ”Quantum Supremacy” kommer, andra forskare försöker motbevisa, samtidigt som målet hela tiden flyttas framåt, säger Linda Johansson, Director of Nanotechnology vid RISE. 

Det kan låta som science fiction, men faktum är att första generationens kvantteknik redan finns omkring oss – i till exempel GPS, laser och atomuret. Kvantdatorer används framför allt inom forskningen. 

– Vissa typer av beräkningar, särskilt inom kvantkemi och simulering av molekyler, kan vara mycket mer effektiva på en kvantdator. Exempelvis kan läkemedelsutveckling och design av nya material revolutioneras på sätt som klassiska datorer inte klarar, säger Linda Johansson. 

Strategiskt forskningsområde för Sverige

Nu är det andra generationens kvantteknik som fångar världens intresse. I forskningspropositionen som presenterades i december 2024 lyfte den svenska regeringen fram kvantteknik som ett strategiskt forskningsområde. 

– Man tror att kvantdatorer kan komma att bli viktiga inom kemi, materialvetenskap, life science, logistik, finans. Ett klassiskt exempel är ”travelling salesman-problemet” – optimering av rutter, vilket är mycket svårt för klassiska datorer, men där kvantdatorer kan göra stora framsteg, säger Linda Johansson. 

”Travelling salesman” är ett klassiskt optimeringsproblem där en försäljare ska hitta den kortaste vägen mellan flera städer. Sådana problem är svåra för klassiska datorer eftersom antalet möjliga lösningar växer exponentiellt. En kvantdator kan, tack vare superposition och kvantparallellism (se faktaruta), bearbeta flera lösningar samtidigt och därmed hitta den optimala rutten mycket snabbare. 

Kvantdatorer kommer användas tillsammans med superdatorer 

Kvantdatorer kommer dock inte att ersätta klassiska datorer. Snarare kommer de att användas tillsammans med superdatorer i hybridlösningar där kvantdatorn hanterar specifika beräkningar där den har en fördel. Möjligheterna är många, men det lär dröja många år innan de kommer att ha en bredare påverkan på samhället i stort.  

En kvantdator kräver en extremt stabil och ofta mycket kall miljö för att fungera – vilket bara är ett av många problem som måste lösas. 

– Ett annat stort hinder är att de är extremt känsliga och lätt får fel i beräkningarna. Därför forskas det mycket på ”error correction”, alltså hur man kan rätta till felen. För att kvantdatorer ska bli praktiskt användbara krävs avancerade metoder för att korrigera beräkningsfel och minska felfrekvensen, säger Linda Johansson. 

Tekniken kommer med utmaningar 

Själva tekniken medför också utmaningar. Till exempel skulle en kvantdator kunna knäcka dagens RSA-baserade kryptering, något som i princip är omöjligt för en klassisk dator.

 Även om det ännu inte är möjligt finns det en risk att någon samlar in krypterad information i dag för att kunna knäcka den i framtiden. 

– Därför kan vi inte vänta med att säkra krypteringen. För att möta det här forskas det, bland annat på RISE, på Post Quantum Cryptography – algoritmer som ska stå emot kvantdatorer – och Quantum Key Distribution, som utnyttjar kvantteknologi för att skapa helt säker kryptering, säger Linda Johansson. 

I Sverige finns världsledande spetskompetens inom andra generationens kvantteknik, särskilt inom så kallade supraledande kvantdatorer via WACQT (Wallenberg Centre for Quantum Technology). Men andra länder ligger före, då de genomfört mer samlade satsningar. 

– Andra länder, som Danmark, har byggt ett starkt ekosystem och lyckats locka stora företag. Där har Sverige mycket att lära. Vi behöver samla krafterna mellan forskningsinstitut, universitet och företag, samt investera i testbäddar och infrastruktur. Småbolag behöver stöd för att kunna skala upp. Här har RISE en viktig roll att spela, säger Linda Johansson. 

RISE har spetskompetens inom flera områden relaterade till kvantteknik – exempelvis standardisering, fotonik, materialutveckling, AI, fiberoptik, kvantkommunikation och algoritmutveckling. Kompetensen inkluderar både hårdvara och mjukvara, inom allt från utveckling av kvantmaterial, kvantkryptering, och simuleringar till test- och demonstrationsanläggningar för kvantteknologi. 

Brygga mellan akademi och industri

I början av 2025 vann RISE en pitchtävling genom Quantum Sweden Innovation Platform, QSIP, för att starta två projekt som handlar om att utveckla enfotonkällor – varav det ena ska ske i samarbete med forskare på Linköpings universitet samt startupbolagen PLT och Xtal Works. 

– RISE agerar som en brygga mellan akademi och industri. Vi kan hjälpa företag att förstå kvantteknik, utveckla prototyper och driva innovation. Vi kan också stötta staten, särskilt i frågor som kvantsäker kryptering, säger Linda Johansson.