Saulius Vaitiekenas

Projekttitel

EQUAL: Emergent Quantum Phases in Artificial Superconducting Lattices

Hvad handler dit projekt om?

Projektet, som jeg har navngivet EQUAL, vil udvikle programmerbare kvantekredsløb til at simulere helt nye kvantefaser, der opstår fra lige konkurrence mellem forskellige tilstande af stof. De byggesten, jeg vil bruge, er superledende forbindelser, som kan styres med spændinger, meget lig transistorer i moderne computerchips, men drevet dybt inde i kvanteregimet. Ved at arrangere disse elementer i kunstige gitre vil jeg opbygge en skalerbar faststofplatform til analog kvantesimulering, hvor kompleks kvanteadfærd kan designes og udforskes efter behov. På lang sigt har denne tilgang potentiale til at åbne nye måder at studere kollektive kvantefænomener på og inspirere fremtidige teknologier baseret på programmerbare kvantematerialer frem for konventionel elektronik.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

For mig er en af de mest spændende idéer i fysik muligheden for at designe helt nye kvantegrundtilstande frem for kun at studere dem, der findes i naturen. Superledende kredsløb har længe været betragtet som en lovende vej til at udforske sådanne fænomener, men konventionelle platforme baseret udelukkende på metaller var i høj grad fastlåst under fabrikationen og manglede den nødvendige tunérbarhed til at nå mere komplekse regimer. Et stort gennembrud kom med opfindelsen af halvleder-superleder-hybridmaterialer i København. Jeg har gennem årene været involveret i den videre udvikling af disse materialer, og de er nu modnet til en skalerbar platform klar til at realisere programmerbare kvantekredsløb og analoge kvantesimulatorer af nye stoftilstande.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Mange af de mest interessante kvantetilstande i naturen opstår fra et stort antal partikler, der interagerer kollektivt. Problemet er, at naturlige kvantematerialer er ekstremt svære at kontrollere: små variationer i uorden, geometri eller interaktioner kan fuldstændigt ændre deres adfærd. Det, der mangler i dag, er en skalerbar og programmerbar platform, hvor disse egenskaber kan justeres på en kontrolleret måde. EQUAL adresserer denne udfordring ved at udvikle superledende kvantekredsløb, hvis geometri og interaktioner kan justeres i realtid ved hjælp af spændinger og magnetfelter. Dette vil gøre det muligt bevidst at skabe og udforske nye kvantetilstande, som er vanskelige at realisere eller studere i naturligt forekommende materialer.

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

EQUAL er et grundforskningsprojekt med fokus på at forstå og kontrollere kompleks kvantematerie. Historisk set er mange teknologiske gennembrud fulgt efter fremskridt inden for materialeforskning og vores evne til at manipulere kollektiv elektronisk adfærd. På lang sigt kan programmerbare kvantematerialeplatforme og analoge kvantesimulatorer bidrage til at accelerere opdagelsen af nye materialer og enhedskoncepter, som rækker ud over det, der er muligt i dag. Potentielle anvendelser spænder fra nye tilgange til informationsbehandling til avancerede funktionelle materialer med egenskaber, der kan designes frem for blot at blive fundet i naturen.

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

Sapere Aude-programmet giver mig mulighed for at etablere min forskningsgruppe i grænsefeltet mellem kvantematerialer og analog kvantesimulering. Bevillingen gør det muligt for mig at udvikle de eksperimentelle kapabiliteter, der er nødvendige for at realisere programmerbare superledende kvantesimulatorer, og placere min forskning i fronten af udviklingen inden for faststofbaserede kvantesimulatorer. Programmet gør det desuden muligt for mig at uddanne og vejlede den næste generation af forskere inden for dette hurtigt voksende felt, samtidig med at det styrker min internationale synlighed og langsigtede forskningsledelse.