HVAD ER DIT FORSKNINGSFELT – KORT BESKREVET?

Mit forskningsfelt omhandler kvantecomputere og kvantefysik. Kvantecomputere repræsenterer en radikalt anderledes tilgang til at bygge computere med både store praktiske og filosofisk dybe konsekvenser for, hvad der er muligt. Min forskning handler groft sagt om at bygge kvantecomputere og forstå deres opførsel. Algoritmer der udnytter kvantefysikkens love kan løse visse udregninger på en brøkdel af den tid, det ville tage selv verdens største supercomputere. Kvantecomputere kan bygges ved at erstatte den centrale komponent i vores computere (kaldet ’bits’) med kvantefysiske partikler (kaldet ’kvantebits’). Der findes mange bud på, hvilke kvantefysiske partikler, der er bedst egnet til at fremstille sådanne kvantebits, og min forskning handler i særdeleshed om en type, der hedder ’superledende kvantebits’. Disse kvantebits opfører sig som ’kunstige’ atomer, hvor det er muligt at kontrollere stort set alle aspekter af, hvordan dette kunstige atom skal opføre sig. Denne uforlignelige kontrol har muliggjort, at 53 af sådanne superledende kvantebits (huset i en fryser på -273.1C i et lokale hos Google i Californien) er blevet brugt til at udføre en udregning på 200 sekunder, som man estimerer ville tage omkring 10.000 gange så lang tid at løse, selv med verdens største supercomputere.

HVAD HAR MOTIVERET DIG TIL AT BLIVE FORSKER?

Jeg har altid været interesseret i computere og teknik. Da jeg var lille, havde min far en farveskærm med hjem fra sit arbejde, og jeg husker at sidde og skrue på knapper markeret med ’R’, ’G’ og ’B’ for at se farverne skifte på skærmen. Disse knapper svarede til at skrue på den røde (’R’), grønne (’G’) og blå (’B’) farveintensitet, og at se hvorledes skærmen ændrede farve ved hjælp af disse knapper, fascinerede mig. Der skulle så gå cirka 12-13 år, før jeg kom på universitet og lærte den kvantefysik, der skal til for at forstå, hvordan elektroner i sådan en gammel CRT-skærm egentlig fungerede. Denne forbindelse mellem helt lavpraktiske interaktioner med computere og så den fascinerende verden af kvantefysikken, som ligger til grund for mange af de ting, vi tager for givet til hverdag, har været en stor drivkraft i min forskningsinteresse. Da jeg så blev eksponeret for den gren af computervidenskab, som man kan kalde ’kompleksitetsstudier’, blev jeg sikker på, at dette var noget, jeg var interesseret i at dykke ned i og måske bidrage til – og det er præcis det, som forskning lader mig gøre. Kompleksitetsstudier handler groft sagt om, hvad der er praktisk muligt at regne ud ved hjælp af computere, uafhængigt af detaljer om en konkret computer, dens programmeringssprog osv. Det viser sig at kvantefysiske programmer kan løse problemer på en radikalt anderledes måde og herved ændre på, hvilke problemer vi kan gøre os forhåbninger om at løse ved hjælp af (kvante)computere. Kombinationen af disse dybe – nærmest filosofiske – konsekvenser af kvantecomputerteknologi og så det praktiske arbejde i laboratoriet med at checke kabler, bygge store instrumenter og udføre komplekse målinger tiltaler mig af en eller anden grund helt vildt meget.

HVAD ER DE FORSKNINGSMÆSSIGE UDFORDRINGER OG PERSPEKTIVER PÅ DIT FELT?

Kvantecomputere står overfor et kæmpe øjeblik: Det er demonstreret, at kvantecomputere kan noget, som klassiske supercomputere ikke kan. Men spørgsmålet er nu: Betyder det, at vi har fundet den bedste form for ’kunstigt atom’, eller skal vi blive ved med at udvikle nye kvantebits? Eller skal vi bare finde ’det rigtige program’, og så kan kvantecomputere udkonkurrere klassiske computere i noget brugbart? Men selv hvis man har en kvantecomputer, der udfører en meget sofistikeret udregning, hvordan verificerer vi så den udregning ved hjælp af klassiske computere? For at besvare den slags spørgsmål skal man bruge teknikker fra materialevidenskab, computerteori, kvantefysik, lav-temperatur måleteknikker og eksperimentelt knowhow (for at nævne et par felter). Sammenkoblingen af disse diverse områder er i sig selv en udfordring, men en som feltet er godt i gang med prøve at løse, og det er unikt at være med til.

HVAD VIL DU BRUGE DIT MEDLEMSKAB AF DET UNGE AKADEMI TIL?

Jeg tror at nysgerrighed og åbenhed er centrale elementer i både uddannelse (og dannelse). Forskning kan typisk blive meget, meget fokuseret ud i små hjørner, og den brede glæde ved at lære om og forstå verden kan gå lidt tabt i hverdagen. DUA er en unik mulighed for at interagere jævnligt med andre forskningsfelter og udvide horisonten: Uanset om det er ’brugbart’ eller ej, tror jeg at det er en absolut nødvendighed for at fremme forståelsen og vedligeholde nysgerrigheden. Derudover håber jeg også igennem DUA at kunne bidrage til at bred, almen læring bliver sat lidt mere tilbage i fokus: På grund af karakterer, adgangskrav og lignende kan undervisning og læring blive meget fokuseret på resultater, og det synes jeg nogle gange kan stå i modsætning til at lade nysgerrighed og interesse drive (noget af) værket!

HVORDAN MENER DU, AT MAN KAN STYRKE TVÆRFAGLIGHEDEN – OG HVAD KAN DEN BRUGES TIL I DIT ARBEJDE?

Kvantecomputervidenskab er i sin grundsten tværfagligt: Uden samarbejde mellem computervidenskab, kvantefysik, materialevidenskab, matematik, ingeniørvidenskab og lavtemperatur fysik ville dette felt blot være en lille kuriositet. Det er præcis det brede samarbejde, der har muliggjort de vilde teknologiske, videnskabelige og praktiske landvindinger, som kvantecomputervidenskaben lige nu oplever!

LIDT OM MENNESKET BAG FORSKEREN:

Jeg bor på Nørrebro i København med min partner og vores 2-årige datter Ada. Når jeg ikke er i laboratoriet eller er sammen med dem, er jeg typisk ude og løbe eller klatre i bjerge, og så læser jeg ivrigt. Vi har boet i Boston i 4 år, og der brugte vi en stor del af vores tid i ’White Mountains’, cirka 2 timer nord for byen. Desværre er der ikke mange bjerge at løbe og klatre i i Københavnsområdet, men vi gør vores bedste for at komme udenfor til klatring på Bornholm og i Sydsverige.