Lektor Jan Joachim Arlt modtager 14 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden til at lægge det grundvidenskabelige fundament for den næste generation af kvanteteknologier.
Kvanteteknologi har været en del af vores hverdag i mange år, dog uden at de fleste af os er bevidste om det.
Revolutionære opfindelser som GPS-systemet bruger atomure, der er baseret på kvantemekanik, og også laserlys drager sin funktionalitet ud af selvsamme teoretiske forståelse.
Kvanteteknologien har allerede været igennem én revolution, og nu er står vi midt i en anden, der formentlig kommer til at bringe helt nye og endnu ukendte teknologier med sig.
En af de forskere, som er med til at drive denne udvikling fremad, er lektor Jan Joachim Arlt fra Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet. Med en NERD-bevilling på 14 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden kan forskeren over de næste syv år bidrage til den grundlæggende forståelse af kvantesystemer, og hvordan kvantemekanikken kan være med til definere den teknologiske udvikling.
»Kombinationen af bevillingens størrelse og varighed er helt fantastisk, fordi det giver mulighed for fordybelse i et grundvidenskabeligt projekt, der forhåbentlig kommer til at udvide forståelsen af, hvordan kvantesystemer fungerer, så andre kan bruge den viden til at udvikle nye teknologier,« fortæller Jan Joachim Arlt.
Skal studere ultrakolde gasser
Jan Joachim Arlts forskning går ud på at forstå, hvad der karakteriserer kvantesystemer og deres egenskaber.
Et kvantesystem kan være det såkaldte Bose-Einstein-kondensat, som opstår, når man køler bosongasser ned til ekstremt lave temperaturer tæt på nul grader.
Derved opstår nogle kvantemekaniske egenskaber i gasserne, hvor de deltagende atomer mister deres individuelle karakteristika og i stedet indtræder i et samlet kvantestadie, som forskere kan studere og blive klogere på.
I sit forskningsarbejde designer Jan Joachim Arlt den slags ultrakolde kvantesimuleringer og studerer effekten af ændringer i systemerne, og hvad det har af konsekvenser for deres kvanteegenskaber.
»Derved bruger vi de velkendte Bose-Einstein-kondensater til at øge forståelsen for nogle mere anvendelige kvantesystemer,« forklarer han.
Kan lede til udvikling af bedre superledere
Over de næste syv år skal Jan Joachim Arlt uddybe forståelsen af de nuværende systemer, hvor der fortsat er mange huller i forskernes viden.
Næste skridt bliver at tage forskningen et stykke videre og udvikle nye systemer til at lave kvantesimuleringer.
En problemstilling er blandt andet, at det stadig er ukendt, hvor præcist man kan måle på kvantesystemer.
»Vi har efterhånden fået styr på det grundlæggende kvantesystem, som atomet er, men når flere atomer vekselvirker med hinanden, skal vi i dag bruge nogle beskrivelser, som vi ikke er sikre på. Målsætningen for dette projekt er at skabe en dybere forståelse af mange atomers kvantesystemer,« siger Jan Joachim Arlt.
Bedre forståelse af kvantemekaniske egenskaber kan blandt andet benyttes til udvikling af bedre superledere, som netop fungerer på grund af kvantefysikken.
»Mange af de vigtige kvantemekaniske processer sker i stoffer, som vi ikke kan se ind i. Det gør blandt andet, at vi ikke endnu kan svare på, hvordan en superleder fungerer. Men hvis vi kan det, bliver det måske muligt at udvikle superledere, som kan fungere ved stuetemperatur. Kan man udvikle sådanne superledere, vil det være muligt for eksempel at opstille solpaneler i Sahara og så transportere elektriciteten rundt på hele planeten. Det er den slags potentiale, som ligger i en bedre forståelse af kvantemekanistiske egenskaber,« siger Jan Joachim Arlt.
Jan Joachim Arlts bevilling er en af i alt 10 NERD-bevillinger, Novo Nordisk Fonden netop har uddelt. Samlet er uddelt godt 126 mio. kr. til de 10 projekter. Læs mere om de øvrige bevillingsmodtagere her.
Om NERD Forskningsprogrammet
NERD (New Exploratory Research and Discovery) har til formål at yde støtte til naturvidenskabelige forskningsprojekter, der tager udgangspunkt i vilde og uortodokse idéer, som kan bibringe ny viden inden for teknologi eller naturvidenskab.
I NERD kan forskere ansøge Novo Nordisk Fonden om op til 14 mio. kr. over syv år. Den langsigtede støtte skal give forskerne mulighed for at udforske nye videnskabelige områder og forfølge og realisere ambitiøse og vilde ideer.
Forskere på ethvert karrieretrin efter at have opnået en ph.d.-grad er berettigede til at ansøge, dog med det krav at ansøger ikke må være hovedmodtager af andre bevillinger for mere end fire millioner kr. pr. år.
