Interstellar

D-Wave Systems har skudt genvej til kvantecomputerne ved at vende og dreje Josephson-koblinger.

Det er tilstanden i D-Wave Systems Josephson-koblinger som er en D-type, hvor D’et betegner den måde som elektronpar roterer og bevæger sig i forhold til hinanden indeni superlederen. D-Wave bruger altså D-Wave superledere i deres Josephsons-koblinger.

Deraf navnet.

Brian Møller Andersen fra Niels Bohr Instituttet forsker i superledning og fortæller her hvordan det foregår:

I superledere bevæger elektronerne sig i par, kaldet Cooper-par. Det er fordi elektronerne slår sig sammen i par at materialet bliver superledende.

Et par elektroner kan kun bevæge sig på to måder (kaldt orbitaler). Den måde de bevæger sig i en klassisk Josephson-kobling kaldes en S-wave og den måde de bevæger sig i den nye kvanteudgave kaldes altså en D-wave.

Bølgen er det bølgeagtige mønster man kan se når man beskriver elektronernes samlede tilstand matematisk.

Alt dette kan kun finde sted i meget kolde opgivelser hvor superlederne bliver superledende. Derfor må D-Wave-maskinerne køles rigtig meget ned – tæt til det absolutte nulpunkt. Derfor er meget af computeren en stor dybfryser.

Samtidigt er koblingerne meget følsomme over for magnetfelter. Så maskinen skal også skærmes kraftigt af.

Inderst inde hænger så en chip med en masse mikroskopiske Josephson-koblinger. Af D-wave typen.

Der er mere end 128.000 D Wave Josephson-koblinger i en D Wave 2X computer med omkring 1000 kvantebits.

Det er skæbnens ironi at det er Josephsons små koblinger som nu danner fundamentet for kvantecomputerne.

Fysikeren Brian Josephson, som har givet navn til dem, er nemlig en temmelig kontroversiel forsker. I 1966 forudså han hvordan superledere kunne fås til at sende elektroner til andre superledere, selv når der ikke var nogen spændingsforskel mellem dem. Det er jo ellers det man har lært at der skal være for at der kan løbe en strøm.

Brian Josephson som fik nobelprisen for sin opdagelse i 1973 droppede dog bagefter overraskende sin forskning i superledere og har siden koncentreret sig om sammenblandingen mellem kvantemekanik og parapsykologi.

Han driver et projekt som han kalder the Mind-Matter Unification Project, ved The Cavendish Laboratorie på Cambridge Universitety.

Brina-Josephson

Josephson mener at der i tilknytning til kvantemekanikken er en del som har at gøre med vores bevidsthed – og at kvantemekanikken derfor ikke kan blive fuldstændig uden at bevidstheden bliver taget med i beskrivelserne. Man kan læse mere om hans forskning på hans hjemmeside.

Josephsons koblinger bruges i dag i en lang række og meget fintfølende videnskabelige måleinstrumenter som måler på små ændringer i magnetfelter, fx hjerneskannere. De kan også bruges til at lave transistorer på mikrochips. Ikke kun kvantemekaniske som hos D-wave, men også almindelige computer-kredsløb.

Men nogle forskere spekulerer på om de ikke også kunne bruges på en helt anden måde.

Deres ideer handler om at lave tyngdebølger.

Den største videnskabelige opdagelse i 2015 var uden tvivl registreringen af tyngdebølger fra universet. Tyngdebølger er forstyrrelser af rumtiden som kan opstå når meget tunge objekter støder sammen. For eksempel to sorte huller.

Den italienske forsker i superledere ved Universitetet i Trento, Giogio Fontana, mener at man også kan gå den modsatte vej.

Fontana mener nemlig at man kan bruge Josephson junctions til selv at skabe gravitetsbølger.

Man kan faktisk, hævder han, få elektronerne til at rotere på en måde i koblingerne, så de producerer tyngdebølger.

Hvis det kan lade sig gøre så hævder han at det vil åbne op for reelt at lave en stråle af tyngdebølger som kunne drive et rumskib.

En stor mængde Josephson junction kan nemlig sættes sammen omkring et rumskib og man kan så fokusere de tyngdebølger de udsender foran rumskibet. Hvor man så kan lave en vridning af rumtiden. En warp boble.

Fontana mener at man kan bruge en blanding af S-wave og D-wave Josephsons-koblinger til at lave en såkaldt Gaser. En slags laser der bare ikke bruger lys, men tyngdebølger, gravitet.

Man kan altså forestille sig en stor samling Josephsons-koblinger sat i en ring rundt om et rumskib. Når man tænder for dem sender de tyngdebølger i en synkroniseret strøm til et punkt foran rumskibet.

Hvor de så kan warpe rumtiden.

Men hvis man kan gøre alle disse ting, så har man faktisk lavet et Alcubierre warp-drive ud af Josephson-koblinger. Hvilket er præcist hvad Fontana foreslår.

Køber man den tankegang bliver D-Waves kvantecomputer mere end en avanceret regnemaskine for NASA.

Den bliver en port til universet.