Kvanteteknologi – Forskningsgruppe

Den teknologiske utviklingen gjør det mulig å manipulere og kontrollere kvanteeffekter på stadig mer nøyaktig nivå. Dette gir nye muligheter innen for eksempel kommunikasjon, målinger og sensorer, simulering og datamaskiner. Kvanteteknologi vil påvirke globale kommunikasjonsnettverk og sikkerhet på internett.


Forskningsområder

En superledende elektrisk krets med bevegelige elementer

  • Mekaniske systemer i kvanteregimet
    Forskningen vår involverer teoretiske studier av optomekaniske eller elektromekaniske systemer med fokus på å manipulere mikromekaniske oscillatorer i kvanteregimet. Dette er til dels motivert av anvendelser innen ekstremt presis måleteknikk eller kvante-signalprosessering. Vi er også interessert i samspillet mellom mekaniske egenskaper og transportegenskaper i lav-dimensjonale materialer, som f.eks. grafen eller topologiske materialer.
  • Makroskopisk ikke-klassikalitet
    Vi er interessert i signaturer på ikke-klassikalitet. Av spesiell interesse er å avdekke kvante-effekter i systemer eksitert til høye kvantetall, f.eks. elektromagnetiske felt med høy intensitet, eller i mekaniske systemer med mesoskopiske eller makroskopiske masser. Dette er motivert både av realisering av robuste kvanteteknologiske anvendelser og av fundamentale aspekter, som alternative teorier for dekoherens eller sammenhengen mellom kvantemekanikk og gravitasjon.
    Operasjonelt syn på kvantemålinger
  • Kvantemekanikkens fundament
    Mye av vår forskning innen dette området dreier seg om kvantemålinger: svake målinger, sekvensielle målinger, symmetri-føringer, inkompatabilitet. Andre interesser er kvante-klassisk overgang, kvante-referansesystemer, kontekstualitet og generelle sannsynlighetsteorier. 

Stillinger

Ta gjerne kontakt med oss om du er interessert i vår forskning.

Vi har nå en ledig stilling som postdoktorstipendiat innen teori for preparering av kvantetilstander for mekaniske systemer. For mer informasjon, ta kontakt med Prof. Francesco Massel eller Prof. Kjetil Børkje.

Ekstern finansiering

QuantERAVår forskningsgruppe har mottatt forskningsmidler fra QuantERA - et europeisk Research Area Network (ERA-NET) Cofund Programme innen Kvanteteknologi. USN deltar i to QuantERA-prosjekter: QuaSeRT (Optomechanical quantum sensors at room temperature, 2018-2021) and MQSens (Quantum sensing with nonclassical mechanical oscillators, 2022-2025).

Nettverk og samarbeid

Vi er med i følgende COST-nettverk:

Quantum Technologies in Space

Quantum Technologies in Space er et COST-nettverk som skal identifisere fundamentale spørsmål i kvantemekanikk som kan besvares gjennom eksperimenter i rommet. Prosjektet skal identifisere mulige anvendelser av kvanteteknologi i rommet, og inkluderer teknologiutvikling i samarbeid med nasjonale romfartsmyndigheter og industrielle partnere.

Trapped Ions: Progress in classical and quantum applications

Det å fange ladede enkeltatomer (ioner) i elektromagnetiske feller for å manipulere dem var opprinnelig motivert av fundamentale spørsmål, men denne teknikken har imidlertid også potensiale for en rekke nye kvanteteknologier. Dette COST-nettverket har som mål å videreutvikle anvendelser av slike ionefeller ved å muliggjøre kunnskapsutveksling og samarbeid i Europa. 

Nylige publikasjoner

  • Nonclassical photon statistics in two-tone continuously driven optomechanics
    K. Børkje, F. Massel, J.G.E. Harris, Phys. Rev. A 104, 063507 (2021)

  • A quantum reference frame size-accuracy trade-off for quantum channels
    T. Miyadera, L. Loveridge, J. Phys.: Conf. Ser. 1638 012008 (2020)

  • A relational perspective on the Wigner-Araki-Yanase theorem
    L. Loveridge, J. Phys.: Conf. Ser. 1638 012009 (2020)

Utvalgte publikasjoner

  • En milepæl i utviklingen av kvantedatamaskiner
    K. Børkje and L. M. Johansen, Aftenposten Innsikt, nr. 2, februar 2020, 13. årgang.

  • Backaction-evading measurement of entanglement in optomechanics
    F. Massel, Phys. Rev. A 100, 023824 (2019)

  • Heterodyne photodetection measurements on cavity optomechanical systems: Interpretation of sideband asymmetry and limits to a classical explanation,
    K. Børkje, Phys. Rev. A 94, 043816 (2016)

  • Position Measurements Obeying Momentum Conservation,
    P. Busch and L. Loveridge, Phys. Rev. Lett. 106, 110406 (2011)

  • Quantum theory of successive projective measurements,
    L. M. Johansen, Phys. Rev. A 76, 012119 (2007)

  • Single-photon optomechanics,
    A. Nunnenkamp, K. Børkje, S.M. Girvin, Phys. Rev. Lett. 107, 063602 (2011)

  • Stabilized entanglement of massive mechanical oscillators,
    C. F. Ockeloen-Korppi, E. Damskägg, J. M. Pirkkalainen, M. Asjad, A. A. Clerk, F. Massel, M. J. Woolley, M. A. Sillanpää, Nature 556, 478 (2018)

  • Symmetry, Reference Frames and Relational Quantities in Quantum Mechanics,
    L. Loveridge, T. Miyadera and P. Busch. Found. Phys. 48, 2 (2018)

  • Weak measurements with arbitrary probe states,
    L. M. Johansen, Phys. Rev. Lett. 93, 120402 (2004)