Fysiker vill lösa komplexa kvantproblem med anrik elektronspektroskopi

Projektanslag 2022 Teknik, fysik matematik

Genom att i laserlabb studera så kallad sammanflätning vill Mathieu Gisselbrecht skapa goda förutsättningar för framtidens kvantteknologier. Drömmen är att bidra till utvecklingen av nya material som kan användas för att konstruera tåligare kvantdatorer.

Projektanslag 2022

Projekt:
"Entanglement and decoherence in ultrafast electron microscopy"

Huvudsökande:
Docent Mathieu Gisselbrecht

Medsökande:
Lunds universitet
Cord Arnold
Anne L'Huillier
Anders Mikkelsen
Claudio Versozzi

Lärosäte:
Lunda universitet

Beviljat anslag:
26 100 000 kronor under fem år

Kvantmekaniken har gjort det möjligt att studera materia på atomnivå och ligger bakom en rad tekniska landvinningar, som halvledare, lasrar och lysdioder. En av de mest fascinerande aspekterna av kvantmekaniken är sammanflätning, som var temat för årets Nobelpris i fysik. Det är ett fenomen som bäst kan beskrivas som en samling partiklar för vilka kvanttillståndet hos varje enskild partikel inte kan beskrivas oberoende av tillståndet hos de andra partiklarna, oavsett avståndet dem emellan.

– Sammanflätningen är mycket skör och dess studier kräver vanligtvis extremt låga temperaturer, vid absoluta nollpunkten. Men genom att använda ultrakorta ljuspulser vill vi mäta elektronens kvanttillstånd, säger Mathieu Gisselbrecht.

Experimentell och teoretisk grundforskning

I projektet ska Gisselbrechts forskargrupp gå till botten med sammanflätningen. Elektronspektroskopi är en teknik med anor. 1981 tilldelades Uppsalaprofessorn Kai Siegbahn Nobelpriset i fysik för sitt arbete inom fältet. Tekniken är idag populär och används för att studera material inom halvledarteknologi, solceller och magnetism. Nu ska forskarlaget använda den till att utveckla mätmetoder och teorier för att bättre förstå sammanflätningen mellan elektronerna som skickas ut från materia.

– Med Siegbahns arbete som utgångspunkt går vi in i en ny era inom spektroskopi, där sammanflätning sätts i förgrunden. Resultatet av vårt arbete kan bli användbart för kvantteknologin. Dagens kvantdatorer kräver extremt låga temperaturer, förhoppningsvis kan vi bidra till ett genombrott genom att hitta nya material, säger Mathieu Gisselbrecht.

Text Johan Joelsson/Lunds universitet
Bild Johan Joelsson/Lunds universitet