Alleima, som förr hette Sandvik Materials Technology, har tillsammans med RISE och andra partner arbetat i projekten Smartare Smälta och RealSteel i närmare åtta år. Tillsammans har man utvecklat teknik för kontinuerlig mätning av stålsmältans temperatur och kemiska sammansättning. Nu har utvecklingen gått så långt att den snart kan införas i Alleimas produktion.

– Jag tror vi är där inom ett år, säger Fredrik Sandberg, Alleimas R&D-expert på produktionsteknologi. Då får vi bättre produktivitet, jämnare kvalitet på stålet, och dessutom bättre arbetsmiljö då vi slipper ta stickprover manuellt, säger han.

Det är inga enkla mätningar. Smältan, i sin enorma, många ton tunga kittel, håller cirka 1550 grader. Temperaturen mäts genom att sticka ned en keramisk fingerliknande prob i smältan. En specialtillverkad optisk fiber förbinder proben med en mätdator. Utmaningen ligger både i att hantera värmen och att få noggrannhet i mätningarna. Optisk mätning av smältan ger också information om dess kemiska sammansättning.

– I en metallurgisk process är det A och O att ha koll på temperaturen, säger Fredrik. Idag går mycket tid åt till att ta prover från smältan, gå med dem till vårt labb och få dem analyserade. Och det är inte riskfritt heller att vistas så nära utrustningen. Att få kontinuerlig övervakning av smältans sammansättning sparar tid och minskar riskerna för vår personal.

I förlängningen resulterar detta även i lägre energiförbrukning och därmed mindre koldioxidutsläpp från stålverket.

– Jag är mycket nöjd med vårt samarbete. RISE personal är extremt kompetent, de har rätt bakgrund och kan vår bransch. Det har varit många experiment, och de har alltid varit mycket väl förberedda, och vi har haft bra avstämningsmöten efteråt, säger Fredrik. Vi har gjort projektet i många små steg, jag tror det har varit nyckeln till framgång. Jag har svårt att se vad vi eller RISE skulle kunna ha gjort annorlunda, säger han.

Samarbetet med Alleima fortsätter nu, bland annat i ett projekt för högtemperaturfiber.

– Det handlar om att mäta där vi inte vill ha värmekameror, till exempel genom att sätta fiber på ugnar, i gjutlådor eller i vattentankar. Fibern är belagd och ligger i stålrör, ibland med fiberbraggitter, förklarar Fredrik.

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. 

Hur går vår forskning till?

Inom fotonik och fiberoptik har vi har många vetenskapliga publikationer (se nedan), men även kunder som vi stöder i deras utvecklingsarbete (tillämpad forskning). Våra kunder är både svenska och internationella, och ofta handlar utvecklingsprojekten om känsliga problem eller nya områden - vi stöttar tex i utvecklingen av nya typer av sensorer, processer och materialval. 

Här kan du läsa om vårt erbjudande, våra tjänster och lab

Hur forskar man inom fotonik?

En enorm mängd forskning sker inom fotonik, från sensorer av olika slag, ljusets egenskaper till olika kvanteffekter. Olika grupper internationellt har sina nischer, där RISE tar avstamp i sin infrastruktur/lab och studerar områden och metoder som LIBS (Laser Induced Spectroscopy), DAS (Digital Acoustic Sensing), men också in mot kvantområdet, hur tex vi kan få ut information ur kvantdatorer i framtiden, eller hur man kan mäta fukt, temperatur och tryck i svåra miljöer. Fotonik är ett brett område.

Ofta kommer kunder till oss med specifika frågor där vi jobbar med uppdrag av känslig karaktär, eller så jobbar vi i med industriparter i publikt finansierade projekt (EU, Vinnova mfl).

– "Våra drivkrafter är olika: Somliga går i kyrkan, men för mig är labbet min religion. När andra läser modetidningar så lockas jag mer av vetenskapliga publikationer och TED talks - jag jobbar sent, kvällar och helger – då får man vara i fred och kan jobba ostört."

Qin blev handplockad från ett toppinstitut i Kina till Lunds Universitet, där hon gjorde sin inom fasta tillståndets fysik. Sprungen från en familj av läkare och vetenskapsmän var Qin en hårt arbetande student och det gjorde att hon på 90-talet kunde välja var hon jobbade i enlighet med det system som gällde i Kina. Professor Pär Omling och Qin hittade varandras publikationer, något som inte var så vanligt. Qin är glad över att ha varit Pärs första kvinnliga student och hennes egen karriär ledde till en professur inom KTH som hon innehar parallellt med arbetet på RISE.

Qin markerar vikten av att vara bäst och hur tufft systemet varit för kvinnor, som hon ofta jobbar med för att lyfta inom teknik:

–” Allt vi gör skapar nytta för vårt dagliga liv och vi behöver inspiration och synsätt från alla vinklar, därför är hela diversity-perspektivet något som jag brinner för, inte bara ”Women in STEM*”. I grunden är alla lika, men vi kommer från olika bakgrund och utbildning, politiska system och åskådningar, vilket gör att teamens sammansättning är spännande och gör att vi inspirerar varandra - Humans are the same”. 

Samarbete är en nyckel till framgång, menar Qin - att det inte är en "one woman show" -  men hon är samtidigt stolt över att få erkännanden såsom att bli inbjuden i exklusiva nätverk kring tex ESA (European Space Agency). De projekt hon nämner som särkilt viktiga genom karriären är FSO samt UltimateGAN, båda långt före sin tid och där resultaten ännu är State of the Art. Men det är inte bara forskningen i sig som lockar, utan även en stark resultatorientering, där Qin tex nämner implementationen av en FSO hos Airbus som en milsten - att se forskningen leda till konkreta resultat.

Ett område som lockar och talas mycket om, även om få ännu kan ta in omfattningen, är kvantteknik. Qin jobbar på entanglement av fotonkällan i kvantbaserade chip, vilket kan leda till helt nya typer av sensorer och komponenter.