Dampmaskiner og termometre på kvanteskala

torsdag 30 nov 17

Kontakt

Ulrik Lund Andersen
Professor
DTU Fysik
45 25 33 06
Jonatan Bohr Brask skal undersøge samspillet mellem kvantemekanik og termodynamik. Det kan flytte kvanteforskningen på flere områder.

Kvantefænomener kan udnyttes til at løse informationsteknologiske opgaver hurtigere og sikrere end traditionelle metoder. Og med den teknologiske udvikling inden for biologi, kemi, og elektronik er der behov for præcise temperaturmålinger på mindre og mindre skala.

Jonatan Bohr Brask, der er Research and Teaching Fellow ved Genève Universitet, har fået en bevilling til et Sapere Aude-projekt, og vender nu hjem til Danmark og DTU Fysik, 

Her skal han forske i samspillet mellem termodynamikken, som er makroskopisk teori, og kvantemekanikken hvor man arbejder med at forstå de mikroskopiske bestanddele helt ned i atomernes struktur. De termiske processer opfører sig anderledes på kvanteskala, men der findes endnu ingen fuldstændig beskrivelse af kvantetermodynamik. 

”Mit projekt handler om samspillet mellem kvanteinformation og termodynamiske processer på kvanteniveau. Redskaber fra kvanteinformationsteori kan give os ny indsigt i termodynamik og temperaturmålinger på kvanteskala. Og samtidigt kan termodynamiske processer udnyttes i kvanteinformationsbehandling” forklarer Jonatan Bohr Brask, der starter sin forskning på DTU Fysik i sensommeren 2018

”Logikken i mit projekt er derfor at forske i to spor parallelt. Hvordan man kan udnytte termiske processer i kvanteinformation. Og hvordan indsigt fra kvanteinformation kan give os mere indsigt i termodynamik og bedre temperaturmålinger” fortæller Jonatan.

Mikroskopiske dampmaskiner

Projektet vil bidrage til at udvikle en dyb forståelse af termodynamik på kvanteskala. Samtidigt skal kvantefænomener udnyttes til at opnå mere præcise målinger, så termiske processer kan udnyttes til at muliggøre behandling af kvanteinformation. Projektet vil udvikle disse anvendelser med henblik på at gå helt til grænsen for hvad der er muligt, i samarbejde med de eksperimentelle kvantefysikere I QPIT.

"Populært sagt skal vi studere ’dampmaskiner’ på kvanteskala for at få en dybere forståelse for kvantetermodynamik"
Jonatan Bohr brask

”Populært sagt skal vi studere ’dampmaskiner’ på kvanteskala for at få en dybere forståelse for kvantetermodynamik. På baggrund af det skal vi udvikle anvendelser inden for kvanteinformation, og nye metoder til præcise temperaturmålinger. Idéen er også at arbejde sammen med de eksperimentelle grupper i QPIT, hvor de forhåbentligt kan få bygget nogle af ’kvantedampmaskinerne’ i laboratoriet”, siger Jonatan.

Ulrik Lund Andersen, der udover at være professor på DTU Fysik også står i spidsen for både DTU’s nye grundforskningscenter "Center for macroscopic quantum states - BigQ" og for det tværfaglige center Quantum DTU, som forener kompetencer fra ti institutter på tværs af universitetet, glæder sig til at arbejde sammen med Jonatan.

”Jonatan har markeret sig stærkt på den internationale scene ved at foreslå en række innovative kvanteinformationsprotokoller, som kan benyttes i fremtidens kvantesensorer og kvantekommunikationssystemer. Sapere Aude projektet, som Jonatan har vundet, vil give sektionen et gevaldigt boost, og falder fint i tråd med visionerne bag sektions nye grundforskningscenter BigQ. Vi glæder os meget over Jonatans flotte bevilling, og vi ser frem til et tæt og frugtbart samarbejde de næste mange år”, siger Ulrik Lund Andersen.

Nye metoder inden for kvanteinformation, baseret på termiske processer, kan bruges inden for IT, til f.eks. sikker kommunikation. Mere præcise målinger af temperatur på mikroskopisk skala er vigtigt for biologi, kemi, og elektronik, og kunne på længere sigt benyttes i lægevidenskabelig forskning og medicinudvikling.

Læs forskerportræt af Jonatan Bohr Brask på dff.dk

Læs også "Ulrik Lund Andersen modtager stor bevilling til nyt grundforskningscenter"

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.