Kvantdatorer och Terahertz–UV-teknik i centrum när Vetenskapsrådet satsar på framtidens excellenskluster

I september offentliggjordes de forskningsprojekt som Vetenskapsrådet tilldelar planeringsbidrag för att planera framtida excellenskluster inom banbrytande teknikområden. Av de sammanlagt 40 projekt på svenska lärosäten som mottar medel, kommer fem från Chalmers. Två av dessa leds av forskare med hemvist på institutionen för Mikroteknologi och nanovetenskap: Anton Frisk Kockum, docent i Tillämpad kvantfysik, och Jan Stake, professor i Terahertz och millimetervågsteknik. De får nu 1,2 miljoner var för att under sex månaders tid bygga upp nätverk och planera samarbeten som kan lägga grunden för framtida excellenskluster inom strategiskt viktiga forskningsområden.

– Vi vill driva utvecklingen mot nästa generation kvantdatorer. Genom ett excellenskluster kan vi samla forskare för att tillsammans ta fram kvantdatorer av hög kvalitet, baserade på flera hårdvaruplattformar där Sverige redan ligger i framkant. Vårt främsta fokus är supraledande kvantbitar, där vi inom WACQT redan har nått koherenstider i världsklass och rekordlåg korskoppling i ett chip med 25 kvantbitar. Nu vill vi ta nästa steg: att lösa skalningsutmaningarna och nå upp till chip med 100 kvantbitar – med bättre kvalitet, snabbhet, precision och konnektivitet  – vilka kan sammanfogas till en större kvantdator, säger Anton Frisk Kockum som tilldelas planeringsbidraget från Vetenskapsrådet för projektet ”Högkvalitativa kvantdatorer”.

Med projektet ”Banbrytande THz – UV-teknik” vill Jan Stake på tvärvetenskaplig väg utforska området från terahertz till ultraviolett på det elektromagnetiska spektrumet – och hitta nya teknologiska lösningar med bred tillämpning i samhället.

– Vi vill skapa framtidens smarta och integrerade system för sensorer och kommunikation genom att kombinera fotonik och elektronik, från terahertz till ultraviolett. Genom att använda nya material och nanoteknik kan vi bygga system med högre prestanda och fler funktioner, som möter framtidens behov inom allt från rymd och energi till hälsa, försvar och säkerhet. Området mellan radiovågor och ultraviolett ljus rymmer enorm potential – från kommunikation och sensorer till medicin och klimatforskning. Kompakta UV-lasrar kan revolutionera industrin och vården, medan nya lösningar behövs för framtidens dataöverföring, säger Jan Stake.

Gränsöverskridande forskning centralt  

Centralt för båda excellensklustren är att de bygger på gränsöverskridande forskning och samarbete över disciplingränserna. Bland de medsökande till projektet ”Banbrytande THz – UV-teknik” finns förutom Helena Rodilla, verksam i Terahertz- och millimetervågsteknik, också Åsa Haglund och Victor Torres-Company från avdelningen för fotonik på Chalmers. Därutöver ingår Vanya Darakchieva, professor i Fasta tillståndets fysik vid Lunds universitet, och Joachim Oberhammer, professor i Mikro- och nano-system på KTH, i teamet.

– Området Terahertz till ultraviolett är rikt på tillämpningar men för att åstadkomma vetenskapliga och tekniska framsteg så behöver vi arbeta gemensamt kring centrala forskningsfrågor som spänner över flera discipliner. Det här projektet samlar ledande expertis inom nanoelektronik, terahertz­teknik, fotonik, mikrosystem, fasta tillståndets fysik och nanoteknik. Tillsammans kan vi undersöka ett mycket brett våglängdsområde och driva fram innovationer inom sensorer, kommunikation och styrsystem, säger Jan Stake.

Även om fokus i Anton Frisk Kockums projekt ”Högkvalitativa kvantdatorer” kommer att ligga på kvantteknologi baserad på supraledande kvantbitar, ska ytterligare tre forskningsspår bedrivas parallellt. Här omfattas kvantteknologiska hårdvaruplattformar från andra lärosäten i Sverige och utomlands, och bland de medsökande återfinns därför också forskare utanför Chalmers. Förutom kvantforskarna Göran Johansson och Giovanna Tancredi, som båda har ledande roller inom WACQT på Chalmers, ingår även Markus Hennrich från Stockholm Universitet, som leder det experimentella arbetet med fångade joner inom WACQT. I teamet ingår även Stefano Markidis, expert inom beräkningsteknik och kvantalgoritmer vid KTH, Kristin Persson från UC Berkeley, expert inom materialvetenskap och Morten Kjaergaard från Köpenhamns Universitet, som leder arbetet med supraledande kvantbitar inom the Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme.

– De här olika hårdvaruplattformarna har alla sina unika styrkor och målet är att dela dessa mellan plattformar så att de alla blir bättre och ger oss flera möjliga vägar till en större kvantdator. En av teknologierna bygger på infångade joner, och här har vi kunnat visa att vi kan göra mycket snabba grindar. Ett annat spår handlar om en kvantdator­teknik baserad på fotonik som vi kan använda för att bygga en integrerad plattform. Det tredje spåret är en hårdvaruplattform som använder sällsynta jordartsjoner i fasta material och som kan ge extremt långa koherenstider. Genom att dela idéer och lärdomar mellan plattformarna stärker vi hela klustret – och tar ett steg närmare målet att göra Sverige världsledande inom framtidens kvantteknologi, förklarar Anton Frisk Kockum.

Som ett steg i planeringen av excellensklustret ”Högkvalitativa kvantdatorer” hålls en workshop på Chalmers den 4 – 5 december. Sista dag för anmälan är 5 november.

Tre andra forskare vid Chalmers har tilldelats planeringsbidrag från Vetenskapsrådet för att utveckla framtida excellenskluster inom banbrytande teknikområden:
Jia Wei Chew vid institutionen för Kemi och kemiteknik, Michaela Wenzel vid institutionen Life Sciences och Fredrik Höök vid institutionen för Fysik.

Läs mer om Vetenskapsrådets nätverksbidrag och se fullständig lista över beviljade bidrag.