Jonatan Bohr Brask

Projekttitel

Kvantetermodynamik og præcisionsmålinger

Hvad handler dit projekt om?

Mit projekt undersøger samspillet mellem to fundamentale fysiske teorier - kvantemekanik og termodynamik - med henblik på at opnå en dybere forståelse af termiske processer på kvanteskala og på at udvikle nye metoder indenfor informationsteknologi og præcisionsmålinger af temperatur. Termodynamikken blev udviklet under den industrielle revolution for at beskrive dampmaskiner og andre makroskopiske apparater. Kvantemekanikken derimod opstod i starten af det 20. århundrede med behovet for at forstå fænomener på meget lille, atomar skala. Vi ved, at termiske processer opfører sig anderledes på kvanteskala, men vi har endnu ingen fuldstændig beskrivelse af kvantetermodynamik. Projektet vil bidrage til at udvikle en sådan teori og samtidigt undersøge perspektiverne for ny teknologi. 

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg udviklede tidligt en nysgerrighed omkring naturvidenskab, og især fysik, som jeg gerne dyrkede i fritiden ved siden af skole og gymnasium. Jeg fik øjnene op for kvanteinformation, da jeg som fysikstuderende var på ophold i Cambridge, hvor nogle af pionererne indenfor feltet underviste. Under mit efterfølgende arbejde som ph.d. og postdoc fik jeg mulighed for at dykke ned i både meget abstrakte spørgsmål om kvantemekanikkens fundament og konkrete anvendelser indenfor ny teknologi. I kvanteinformation er afstanden fra grundforskning til teknologi relativt kort. Det er rigtig spændende. 

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

En vigtig udfordring er at forstå, hvordan termisk støj begrænser kvanteinformation og temperaturmålinger. Vi ved, at kvantefænomener kan udnyttes til at løse informationsteknologiske opgaver hurtigere og sikrere end traditionelle metoder. Og med den teknologiske udvikling indenfor biologi, kemi, og elektronik er der behov for præcise temperaturmålinger på mindre og mindre skala. Termisk støj på kvanteskala sætter fundamentale grænser for både behandling af information og termometri. Disse grænser vil projektet undersøge. Samtidigt kan kvantefænomener udnyttes til at opnå mere præcise målinger, og visse termiske processer kan udnyttes til at muliggøre, snarere end at forstyrre, behandling af kvanteinformation. Projektet vil også udvikle disse anvendelser med henblik på at gå helt til grænsen for, hvad der er muligt. 

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Resultaterne af forskningsprojektet har potentielle anvendelser indenfor et bredt udsnit af naturvidenskab og teknologi. Nye metoder indenfor kvanteinformation, baseret på termiske processer kan finde anvendelser indenfor IT, til f.eks. sikker kommunikation. Mere præcise målinger af temperatur på mikroskopisk skala er vigtigt for biologi, kemi, og elektronik og kunne på længere sigt benyttes i lægevidenskabelig forskning og medicinudvikling. Flere kvantebaserede teknologier indenfor præcisionsmålinger og informationsteknolog er lige præcis nu ved at tage springet til bredere kommerciel udbredelse. Projektet kan bidrage til denne udvikling.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Sapere Aude-bevillingen er et vigtigt spring fremad, fordi den vil give mig mulighed for at begynde at opbygge min egen, uafhængige forskningsgruppe og på den måde give en stærkt fundament for en forskningskarriere i det lange løb. Desuden kan jeg styrke mit internationale netværk og etablere nye lokale og internationale samarbejder, og jeg får jeg midler til at fordybe mig i en ny, spændende forskningsretning – at kombinere kvanteinformation med termodynamik – som er et meget aktivt forskningsfelt internationalt, men har ikke fået meget opmærksomhed i Danmark endnu.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er født og opvokset i København, men har som studerende og forsker været vidt omkring. Senest har jeg boet tre år i Barcelona og fire år i Genève. Jeg er glad for at lære nye sprog og dykke ned i den lokale kultur, men jeg glæder mig til at komme tilbage til Danmark med Sapere Aude-bevillingen. Min interesse for naturvidenskab går hånd i hånd med en nysgerrighed ved at opleve naturen, og jeg er gerne ude i den, hvor jeg især nyder klatring og bjergvanding.