De færreste kan nok forestille sig et stof, som delvist består af lys – altså et molekyle, som er sat sammen af atomer, ioner og fotoner. At atomerne og ionerne er næsten -273 °C kolde, og fotonerne er i samme kvantetilstand, gør det muligvis lidt lettere at forestille sig. For nogle.

En af de få, som kan, er professor Thomas Pohl fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, som skal lede CCQ. Centret åbner formelt i første halvdel af 2020.

”Jeg indrømmer, at ideen om materialer, der udgøres af lys og atomer, lyder meget eksotisk. Men formålet med vores nye grundforskningscenter er netop at kombinere de hidtil kendte kvanteteknologier i nye hybride systemer, og udforske og udnytte egenskaberne ved de kvantefænomener, som dynamikkerne mellem dem vil skabe,” forklarer Thomas Pohl.

Han kom til instituttet i 2017, da han blev ansat i et Niels Bohr professorat i teoretisk atomar, molekylær og optisk fysik, i øvrigt med støtte fra Danmarks Grundforskningsfond.

Det helt rigtige sted

Thomas Pohl fremhæver, at Aarhus Universitet er det helt rigtige sted at placere det nye grundforskningscenter. De øvrige AU-forskere, som deltager i centret, mestrer nemlig i forvejen de teknikker til at manipulere atomer, ioner og fotoner, der skal til for at skabe nye hybridplatforme.

”CCQ vil kombinere indsatsen og ekspertisen fra fem forskerteams og integrere de specielle egenskaber ved ultrakolde atomer, laserkølede ioner og fotoner, og udforske den stort set uendelige verden, som grænsefladen mellem atomfysik, faststoffysik, kvanteoptik og kvanteinformationsvidenskab udgør,” hedder det i ansøgningen til Danmarks Grundforskningsfond. 

Vil flytte hjørnestene

”Vi står midt i den såkaldte 2. Kvanterevolution, hvor nye faststofkomponenter og laserkølede ioner, ultrakolde atomer og fotoner er centrale platforme for kvanteberegning, simulering og kommunikation. De er hjørnestene i den aktuelle udvikling af kvanteteknologi, men vi vil i CCQ gå ud over det nuværende paradigme:

I stedet for at isolere individuelle systemer for at kontrollere deres egenskaber på et få-partikelniveau, vil vi kombinere dem i store og komplekse kvantesystemer, så vi kan udforske og udnytte deres dynamikker, mens de er udsat for henfald, urenheder, tab og eksterne forstyrrelser. Vi vil udnytte vekselvirkningerne mellem systemerne, så de kontrollerer hinanden og får nye kvalitative egenskaber,” siger Thomas Pohl.

Kaos eller bare kompleks

Thomas Pohl sammenligner ideen om komplekse kvantesystemer med de former for kompleks systemadfærd, som vi ser over alt:

”Fra fuglenes sværmen, dannelse af galakser i vores univers, spredning af Starbucks-caféer og rygte-spredning på internettet finder vi nye kvantefænomener i komplekse systemer, som vi ikke kan forstå ved kun at se på egenskaberne ved deres enkelte kvantesystemer.”

CCQ vil udforske de kollektiveegenskaber ved de hybride kvantesystemer, der opstår på grund af samspillet mellem deres bestanddele på mikroskopisk – eller rettere atomart – niveau,” siger Thomas Pohl.

CCQ’s centrale deltagere:

Professor Thomas Pohl,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet
Mail: pohl@phys.au.dk
Mobil: 2950 8846 

Lektor Jan Arlt,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet

Lektor Georg Bruun,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet

Professor Michael Drewsen,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet

Professor Klaus Mølmer,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet

Læs mere om Danmarks Grundforskningsfonds investeringer her.