Forskning i bevægelser på sub-nanoniveau får 11,4 mio. kroner

Hvordan når man som forsker frem til, at man vil arbejde med noget så særegent som hybride systemer i kvanteregi?

Albert Schliesser, adjunkt i fysik ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet (KU), er kommet frem til det via sin videnskabelige nysgerrighed, så for ham virker det som den mest naturlige ting i verden.

Nærmere bestemt drejer det sig om at undersøge samspillet mellem ultrasmå mekaniske bevægelser på nanoniveau med laserlys og mikrobølger på kvanteniveau.

Det giver måletekniske udfordringer, som han gerne vil være med til at løse. Hvis det lykkes, kan det resultere i fremskridt inden for kvanteteknologier, der har med informationsbehandling at gøre.

ERC-prisen virker som et skub

Albert Schliesser har modtaget en bevilling på 11,4 millioner kroner fra Det Europæiske Forskningsråd (ERC) for at komme nærmere målet, så nogen hos ERC må have forstået, hvad han arbejder med.

Bevillingen betyder meget for ham. Den er så stor, at han kan gå i gang med at løse seriøse problemstillinger, og han kan købe nødvendigt udstyr og ansætte medarbejdere til sit projekt.

Det er også en prestigefyldt pris, der hjælper ham til at opnå synlighed inden for forskerverdenen og til at tiltrække både postdocs og studerende. Og det kræver alt sammen sin forsker.

»I forhold til at modtage en pris for et forskermål, du allerede har nået, har ERC’s bevilling i stedet noget at gøre med, at nogen satser på mig. Så skal jeg også levere. Derfor virker den på mig som en stærk opfordring om ikke at læne mig tilbage og bare være tilfreds med status quo,« siger han.

Føler sig godt tilpas i forskerrollen

Albert Schliesser føler sig ikke alene i sit højt specialiserede arbejde, selv om det ligger inden for et nyt forskningsområde med kun få hundrede forskere, mest i Europa og i USA, der arbejder på samme niveau.

»Jeg har også venner, der ikke er fysikere. Og når jeg skal forklare mit arbejde for andre, er det bare et spørgsmål om at finde de rette metaforer. Jeg synes heller ikke, at mit arbejde med kvanteoptik ligger mere fjernt fra hverdagen end de softwareproblemer, der kan opstå i et computersystem, og som nogen på et kontor må tage sig af. Sådan noget taler man heller ikke om til en barbecue-fest,« siger han med et smil.

Albert Schliesser virker i det hele taget meget tilfreds med sit forskerliv. Han udstråler glæde, fordi det er resultatet af den måde, han er gået til sine arbejdsopgaver på.

»Jeg begyndte med at arbejde inden for et område. Jeg så nye muligheder og problemstillinger, og det ene førte det andet med sig. Jeg har nu arbejdet med kvanteoptik i mere end fem år, og jeg skrev også min ph.d. inden for det område i 2009. Den udvikling er hovedsagelig et resultat af min egen videnskabelige nysgerrighed,« siger han.

Nanomekanisk oscillator kan føre til kvantecomputer

Kvantecomputeren, som i teorien skal kunne udføre beregninger, der ikke er mulige på traditionelle computere, eller give os kryptering, der ikke kan brydes, er en af de hedeste drømme, mange forskergrupper har rundt om i verden i dag.

En beskrivelse af, hvordan Albert Schliessers forskning måske kan bidrage til at give os kvantecomputeren en gang i fremtiden, illustrerer på en let forenklet måde, hvad han går og laver i laboratoriet på Niels Bohr Institutet.

Kvantesignaler kan kun arbejde i kvantecomputere ved hjælp af superledende materialer, der kun virker under ekstremt lave temperaturer. De kræver derfor en slags avanceret dybfryser kølet ned med flydende helium. På det punkt ved videnskaben i dag, hvad der skal til, men på andre punkter er der udfordringer.

»Vi står nu der, at videnskaben har vist teoretisk, at det skulle være muligt at overføre kvantesignaler fra en computer til en anden via optiske links, lidt ligesom med internettets bredbåndsfiberforbindelser. Men kvantesignaler består af mikrobølgesignaler, der først skal oversættes til et optisk signal. Sådan et instrument, der kan det, og som kan være baseret på en nanomekanisk oscillator, har verden ikke endnu, men den forsøger vi at lave,« siger han.

Må udfordre de måletekniske grænser

Hans forskergruppe arbejder ud fra den teori, at sådant et instrument kan laves som en mekanisk enhed, der kan oversætte et mikrobølgesignal til et optisk signal og bagefter fra et optisk signal til et mikrobølgesignal i en anden computer.

SE: Foto af eksperimentel nanomekanisk oscillator

»For at kunne gøre det, prøver vi virkelig at lære, hvordan vi kan omgå de tilsyneladende måletekniske grænser, der allerede for flere ti-år siden er blevet teoretisk fastslået, for hvor fint vi kan måle mekaniske bevægelser på sub-nanoniveau. Vi anvender nu forskellige tricks til at nå vores mål, og vi prøver at få det til at virke i laboratoriet og beskrive dem,« siger Albert Schliesser.

Skal forbinde forskellige kvantemekaniske systemer

Den helt overordnede idé i hans forskning er ønsket om at kunne anvende den nanomekaniske oscillator til at overføre informationer imellem forskellige kvantemekaniske systemer.

Den virker som en ‘oscillerende tromme’ i et meget lille 1 x 1 mm stort og kun 50 nanometer tykt, firkantet område. Mikrobølger sætter ‘trommen’ i mekaniske svingninger, der på grund af ‘trommeskindets’ udformning er så små, at der opstår kvantemekaniske effekter.

»Den vil ikke kun kunne bruges til kvantecomputere og til kommunikation, men også i instrumenter, der benytter sig af kvantemekanik til at måle meget små enheder, for eksempel signaler inden for radioastronomien,« siger Albert Schliesser.

anfj@adm.ku.dk