3. december 2020

Kvanteelektronik accelerator bevilget til Anasua Chatterjee og Ferdinand Kuemmeth

Bevilling:

Forskningsfaciliteterne ved Niels Bohr Institutet (NBI), Københavns Universitet, får nu udvidede muligheder for at udvikle nye kvantematerialer og kvanteelektronik betragteligt. Carlsbergfondet har givet en forskningsinfrastruktur-bevilling til adjunkt Anasua Chatterjee og lektor Ferdinand Kuemmeth. Der er tale om et tilskud til NBIs nye cryogeniske værktøjer til at undersøge kvantefysik ved lave temperaturer.

Ferdinand Kuemmeth og Anasua Chatterjee
Cryogene værktøjer til karakterisering er blevet overhalet af nutidens produktionsmuligheder, og det har gjort det umuligt at teste nyt udstyr i samme tempo som prøver kan fabrikeres. Anasua Chatterjee og Ferdinand Kuemmeth håber at kunne fjerne denne flaskehals med skræddersyet, halvautomatisk, lav-temperatur undersøgelsesudstyr. Foto: QDEV

Det bliver nu muligt for forskerne at teste og gennemgå nye designs meget hurtigere end før. Forskerne ønsker at teste hybride kvantematerialer, fx ved at kombinere halvledere og superledere, hvor hurtig lav-temperatur karakteristik er nødvendig for at få ubesværet adgang til statistisk vigtige resultater.

Morgendagens kvantematerialer

Anasua Chatterjee forudser, at når det handler om hardware til kvantesimulatorer og kvantecomputere, vil de fleste kvanteteknologier fejle eller lykkes, baseret på de komplicerede forbindelser de indgår i, indenfor materialevækst, nanofabrikation og kvanteudstyrets sammenbygning. ”Vi har utroligt dygtige folk indenfor hvert enkelt felt, men det er lige nøjagtig i snitfladerne og møderne mellem faglighederne, at vi bør støtte og anvende forskernes kompetencer på en mere effektiv måde”. Selv når det gælder grundlæggende indsigter i materialefysik, dukker der ofte overraskelser op for fysikerne, når de arbejder med kvanteegenskaber. Ferdinand Kuemmeth forklarer dilemmaet: ”Hybridt kvanteelektronik viser ofte først sine virkelige egenskaber efter de er kølet ned til temperaturer, som er lavere end 1 grad over det absolutte nulpunkt. At vi nu får adgang til et værktøj til hurtig, cryogen karakteristik af dem, vil sætte fart i cyklussen mellem fabrikationen, testningen og optimeringen af funktionelt kvanteudstyr”.

Hurtig gennemgang og kontrol af hybridt kvanteapparatur

Projektet på Niels Bohr Institutet kommer til at omfatte en delt undersøgelsesopstilling, som vil være i stand til at karakterisere en bred palet af kvanteudstyr på temperaturer, hvor de viser deres usædvanlige egenskaber, domineret af kvantemekanik. For eksempel på den kritiske temperatur for superledere. Det indkøbte udstyr inkluderer en højteknologisk køleenhed (0,1 – 300 kelvin) og støtter multikanal lav- og højfrekvente elektriske målinger i magnetiske felter op til 2 tesla (40.000 gange stærkere end Jordens magnetfelt). En semiautomatisk prøveholder og andre skræddersyede prøveholdere sikrer ikke blot den effektive gennemgang og test af nyt udstyr, men også den direkte overførsel af det udstyr der virker, til de eksisterende blandingskølere på Center for Quantum Devices (QDev). Det betyder, at der kan laves flere, detaljerede studier af de fundamentale egenskaber ved endnu lavere temperaturer omkring 20 millikelvin på QDev ved Niels Bohr Institutet.