Den andra kvantåldern

Intensiv aktivitet pågår med lasrar, speglar, filter och sensorer. F&F besöker ett laboratorium där det märks att kvantinformation och kvantoptik upplever en guldålder just nu.

Publicerad

Mohamed Bourennane visar en komponent som ofta ingår i experimenten, monterad på ett bord. Utvecklingen går nu mot betydligt mindre optiska kretsar.
Bild: David Magnusson

Det här är en artikel från 2017.

– Jag var den första doktoranden i Sverige som jobbade med kvantinformatik, säger professor Mohamed Bourennane.

Han håller upp sin doktorsavhandling från 2001. Nu leder han forskargruppen i kvantinformation och kvantoptik på Stockholms universitet, grundad av honom själv för några år sedan.

Han visar vägen genom korridorer och vidare in i vindlande labyrintiska laboratorier på Albanova. Olika delar av labbet skiljs från varandra av speciella draperier som ska skydda mot eventuella laserstrålar på avvägar. Men vi behöver inte vara så försiktiga nu, säger Mohamed Bourennane, för när lyset i taket är tänt är lasern inte påslagen. Han drar isär kardborrelåsen och visar vägen mellan de tunga och stela draperivåderna.

”Nästan samma nivå som de bästa i världen”

För ett otränat öga ser det mesta ganska likartat ut: optiska bord med lasrar, speglar, filter och sensorer. I själva verket är det många olika saker som pågår.

En uppställning kan producera åtta fotoner som alla är kvantmekaniskt sammanflätade med varandra.

– Jag skulle säga att vi är på nästan samma nivå som de bästa i världen, säger Mohamed Bourennane.

”De bästa i världen”, det är Pan Jianwei och hans forskargrupp i Kina. År 2016 publicerade de resultat av experiment med att skapa tio sammanflätade fotoner. Men antalet är inte allt. Att åstadkomma ett sådant är fortfarande till viss grad en fråga om tur. Det viktiga nu är att bli bättre på att säkert få ut rätt antal sammanflätade fotoner på beställning, när de behövs till ett experiment.

Uppställningen i Mohamed Bourennanes labb håller på att optimeras. De sammanflätade fotonerna ska användas i olika experiment som utforskar fysiken och möjliga tillämpningar.

– Om jag har ett bankvalv som skyddas av flera lås är det säkrare att ge nycklarna till flera olika personer, säger han. Att ha flera sammanflätade fotoner medför att de kan användas för att dela hemligheter på liknande sätt.

Han går vidare genom rum efter rum, där doktorander och forskare är upptagna med att ställa i ordning utrustning och förbereda mätningar.

Många användningsområden

Mohamed Bourennane pekar ut den ena apparaten efter den andra. Här går det att tillverka två sammanflätade fotoner av olika våglängd, så att den ena kan skickas i en optisk fiber och den andra kan lagras i en sorts minne. I ett annat rum står en apparat som fungerar ungefär som en 3D-skrivare, fast den gör spår i glas som fungerar som kanaler för att leda ljus.

Mohamed Bourennane bubblar över av exempel på vad kvanteffekter kan användas till. Han visar många publikationer, både rapporter om experimentella resultat och teoretiska beräkningar. En av dem handlar om hur kvantinformation kan tillämpas i kortspelet bridge. En annan om hur man ska synkronisera information, till exempel tidmätning, i ett nätverk med många noder.

Enligt Mohamed Bourennane har en hel del förändrats bara det senaste året, med mer uppmärksamhet och större anslag till kvantinformation världen över. En hel del av det menar han beror på Kina, som driver på en sorts kapplöpning.

– Det är en guldålder för oss nu, säger han. Vi står inför en kvantrevolution, den nya kvantåldern.

Den första kvantåldern inleddes med laser och halvledarteknik som transistorer, som ligger till grund för mycket av vår vardagsteknik i dag. Nästa våg skulle alltså vara på gång nu. Och Mohamed Bourennane är beredd.

F&F i din mejlbox!

Håll dig uppdaterad med F&F:s nyhetsbrev!

Beställ nyhetsbrev

Prenumerera på Forskning & Framsteg!

10 nummer om året och dagliga nyheter på webben med vetenskapligt grundad kunskap.

Beställ idag
Publicerad

Upptäck F&F:s arkiv!

Se alla utgåvor