Danske kvantefysikere gør mikroskopisk fremskridt med kolossal betydning
At gå fra en til to er i mange sammenhænge en lille bedrift. Men i kvantefysikkens verden er den helt afgørende. I årevis har forskere verden over arbejdet på at udvikle to stabile kvantelyskilder, så man kan opnå det fænomen, der hedder kvantemekanisk sammenfiltring: Et fænomen med nærmest sci-fi-agtige egenskaber, hvor de to lyskilder kan påvirke hinanden øjeblikkeligt og potentielt på tværs af geografiske afstande. Sammenfiltring er selve grundlaget for kvantenetværk og centralt for udviklingen af en effektiv kvantecomputer.
I dag har forskere fra Niels Bohr Institutet udgivet et nyt resultat i det højt estimerede videnskabelige tidsskrift Science, hvor de er lykkedes med netop at sammenfiltre to kvantelyskilder. Ifølge professor Peter Lodahl, som er en af forskerne bag resultatet, er det et afgørende skridt i bestræbelserne på at videreudvikle kvanteteknologien til næste niveau og ”kvantificere” samfundets computere, kryptering og internet.
”Vi kan nu kontrollere to kvantelyskilder og koble dem med hinanden. Det lyder måske ikke af meget, men det er et kæmpe fremskridt og bygger oven på de sidste 20 års arbejde. Vi har hermed vist nøglen til opskaleringen af teknologien, hvilket er afgørende for de mest banebrydende anvendelser af kvantehardware,” siger professor Peter Lodahl, som har forsket i området siden 2001.
Al magien sker i en såkaldt nanochip, der ikke er meget større end tykkelsen på et hår, som forskerne også har udviklet gennem de senere år.
Kvantepartikler overhaler verdens kraftigste computer
Den type af kvanteteknologi, som Peter Lodahls gruppe arbejder med, handler om at bruge lyspartikler, fotoner, som en slags mikrofartøjer, der transporterer kvantefysiske informationer.
Gruppen er førende indenfor netop den disciplin af kvantefysikken, men indtil nu har de kun kunnet kontrollere en enkelt lyskilde ad gangen, da de bl.a. er ekstremt følsomme over for ”støj” fra omverdenen og derfor meget svære at kopiere. Men i det nye resultat er forskerne altså lykkedes med at lave to identiske kvantelyskilder fremfor bare en.
”Sammenfiltring betyder, at man ved at kontrollere den ene lyskilde omgåendepåvirker den anden. Det gør det muligt at lave et helt netværk af sammenfiltrede kvantelyskilder, som alle taler sammen, og som man kan få til at udføre kvantebit operationer på samme vis som bits i en almindelig computer, bare langt mere kraftfuldt,” forklarer postdoc Alexey Tiranov, som er ledende forfatter på artiklen.
Det skyldes, at en kvantebit både kan være både 1 og 0 på samme tid, hvilket giver en regnekraft som er uopnåelige med dagens computerteknologi. Ifølge Peter Lodahl vil blot 100 fotoner udsendt fra blot en kvantelyskilde allerede indeholde mere information end verdens største supercomputer kan processere.
Med omkring 20-30 sammenfiltrede kvantelyskilder kan man potentielt bygge en universel fejl-korrigeret kvantecomputer – den ultimative ”holy grail” for kvanteteknologien, som store IT virksomheder i disse år pumper mange milliarder i.
Andre aktører skal bygge videre på forskningen
For ifølge Peter Lodahl har den helt store udfordring været at gå fra at kontrollere en til to kvantelyskilder. Det har bl.a. krævet at forskerne har udviklet nanochips som er ekstremt støjsvage og med præcis kontrol over hver enkelt lyskilde.
Men med den nye forskningsmæssige landvinding er den grundlæggende kvantefysiske forskning på plads, og andre aktører kan nu overtage forskernes arbejde i jagten på at gøre kvantefysikken mere anvendt i en række teknologier såsom computere, internet og kryptering.
”Det er for dyrt for et universitet selv at bygge et setup, hvor vi kan kontrollere 15-20 kvantelyskilder. Så nu, hvor vi har bidraget med at forstå den grundlæggende kvantefysik og taget det første skridt på vejen, er en yderligere opskalering i høj grad en teknologisk opgave,” siger Peter Lodahl.
Forskningen er udført ved Danmarks Grundforskningsfonds ”Center of Excellence for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q)” og er et samarbejde mellem Universitet Bochum i Tyskland og Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.
Kontakter
Peter Lodahl
Professor
Niels Bohr Institutet
Københavns Universitet
Mobil: +45 20 56 53 03
Mail: Lodahl@nbi.ku.dk
Alexey Tiranov
Postdoc
Niels Bohr Institutet
Københavns Universitet
Telefon: +4535335139
Mail: alexey.tiranov@nbi.ku.dk
Michael Skov Jensen
Journalist og teamkoordinator
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, SCIENCE
Københavns Universitet
Mobil: +45 93 56 58 97
Mail: msj@science.ku.dk
Billeder
Links
Information om Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Bülowsvej 17
1870 Frederiksberg C
35 33 28 28https://science.ku.dk/
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet – SCIENCE – er landets største naturvidenskabelige forsknings- og uddannelsesinstitution.
Fakultetets væsentligste opgave er at bidrage til løsning af de store udfordringer, som vi står overfor i en verden under hastig forandring med øget pres på bl.a. naturressourcer og markante klimaforandringer - både nationalt og globalt.
Følg pressemeddelelser fra Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Vi skal være flexitarer: Skidtfisk og rogn kan gøre grønsagerne mindre kedelige26.4.2024 10:01:42 CEST | Pressemeddelelse
Svaret på en grøn omstilling af vores kostvaner er ikke, at vi alle skal være vegetarer. En sund og mere realistisk løsning er derimod flexitar-kost, hvor det animalske kommer fra havet og giver umami-smag til de ’kedelige’ grøntsager. Sådan lyder det fra gastrofysikeren Ole G. Mouritsen fra Københavns Universitet, som viser, hvordan man med en matematisk ligning kan udregne umami-potentialet i alt fra rogn og rejepasta til blåmuslinger og blæksputter.
Superradiant atoms could push the boundaries of how precisely time can be measured22.4.2024 14:22:28 CEST | Pressemeddelelse
Superradiant atoms can help us measure time more precisely than ever. In a new study, researchers from the University of Copenhagen present a new method for measuring the time interval, the second, mitigating some of the limitations that today’s most advanced atomic clocks encounter. The result could have broad implications in areas such as space travel, volcanic eruptions and GPS systems.
Super-lysende atomer kan skubbe grænsen for hvor præcist vi kan måle tiden22.4.2024 14:07:32 CEST | Pressemeddelelse
Superstrålende atomer kan hjælpe os med at måle tiden mere præcist, end vi kan i dag. I et nyt studie fremlægger forskere fra Københavns Universitet nemlig en ny metode til at måle sekundet, som kommer uden om det problem, som selv de mest avancerede atomure i dag døjer med. Resultatet kan få betydning for så forskellige ting som rumfart, vulkanudbrud og vores GPS-systemer.
Verdens tundra udleder overraskende mere CO2, når det bliver varmere17.4.2024 17:00:00 CEST | Pressemeddelelse
KLAUSULERET TIL DEN 17. APRIL KL. 17:00 Når det bliver varmere, vil den arktiske tundrajord formentlig frigive 30% mere CO2, end den gør i dag. Og det er næsten fire gange mere, end hvad man tidligere har estimeret. Det viser et stort internationalt studie, som forskere fra Københavns Universitet har bidraget til, og som netop er offentliggjort i tidsskriftet Nature.
Internet can achieve quantum speed with light saved as sound15.4.2024 11:16:35 CEST | Press release
Researchers at the University of Copenhagen’s Niels Bohr Institute have developed a new way to create quantum memory: A small drum can store data sent with light in its sonic vibrations, and then forward the data with new light sources when needed again. The results demonstrate that mechanical memory for quantum data could be the strategy that paves the way for an ultra-secure internet with incredible speeds.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum