Atomer
22.04.2024
Kvanteoptik og Fotonik
Kvanteoptik sektionen laver eksperimentel og teoretisk forskning i de kvantemekaniske egenskaber af lys. Specielt arbejder sektionen med kvantesensorer, kvanteteknologier og kvanteinformation.
Den mindste bestanddel af lys er fotoner, som er en slags lysets atomer. Vi bruger fotoner med bølgelængder fra synligt lys til mikrobølger stråling. Disse små lyspakker får vi til at vekselvirke med forskellige kvantesystemer, bl.a. kvantepunkter (quantum dots), enkelte atomer, grupper af atomer og mekaniske oscillatorer. Ved at styre vekselvirkningen kan man få disse systemer til at være i helt særlige kvantemekaniske tilstande.
Det overordnede mål er, at lave og manipulere ikke-klassiske sammenfiltrede tilstande, det man kalder entangled states på engelsk. Disse tilstande kan bruges til kvantesimulering, -måling og –kommunikation. Sektionens forskning strækker sig fra grundforskning til teknologiske anvendelser.
Sektionen består af fire eksperimentelle og en teoretisk gruppe.
De fastansatte i sektionen er Professor Peter Lodahl, Lektor Jörg H. Müller, Professor Eugene S. Polzik (sektionsleder), Professor Albert Schliesser, Professor Anders S. Sørensen og Professor Jan W. Thomsen.
Studerende på alle niveauer bliver i sektionen involveret i forskning på forkant med udviklingen inden for feltet. Hvert år vejleder vi omkring 15 bachelorstuderende, 15 kandidatstuderende og 20 Ph.d studerende.
Sektionens fastansatte underviser både bachelor- og kandidatkurser såsom Optik, Kvantemekanik, Atomfysik, Eksperimental Fysik, Optisk Fysik og Lasere, Kvanteoptik, Kvanteinformation og Avanceret Kvanteoptik og Fotonik.
Som studerende på Niels Bohr Instituttet bliver du undervist af forskere. Undervisernes døre står åbne og du kan blive en del af forskningsgrupperne.
Er du interesseret i en uddannelse inden for kvanteoptik og fotonik? Vil du gerne vide mere om uddannelsens indhold, hvordan det er at læse på Niels Bohr Institutet og hvordan du kan ansøge?
Så kig på disse sider:
Kvantefotonik
Professor Peter Lodahl: Kvantefotonik-gruppen undersøger de fundamentale kvantevekselvirkninger mellem lys og stof i faststoffysiske systemer.
Vores mål er at udvikle et interface baseret på deterministiske foton-emittere ved at bruge fotoniske nanostrukturer. Man kan tænke på det som en slags pistol, som skyder med små pakker af lys.
- Det vil kunne bruges i den virkelige verdens kvanteteknologier såsom kvantekommunikation, kvantesimulation og kvantecomputere.
- Gruppen laver både grundforskning, anvendt forskning og udvikling af kvanteteknologier. Vi favner bredt fra udvikling og fremstilling af kvantefoton-kilder, over kvanteoptikeksperimenter, til teorien for lys-stof vekselvirkning og kvanteinformations protokoller.
Forskningen har ført til flere kvanteteknologiske patenter og spin-out virksomheder.
Læs mere om Kvantefotonik (på engelsk) >>
Kvantemetrologi
Professor Jan W. Thomsen og Lektor Jörg Helge Müller: Kvantemetrologi-gruppen er en eksperimentel atomfysikgruppe, der fokuserer på forskning i frekvensstandarder og atomure.
Vi laver eksperimenter med spektroskopi på molekyler og jordalkalimetaller såsom strontium, frekvenskamme baseret på mikroresonatorer og ultrastabile optisk reference-resonatorer.
Det meste af vores arbejde er baseret på optiske resonatorer og den forstærkning af vekselvirkningen mellem elektromagnetiske felter og atomer, som fremkommer, når mange atomer placeres i resonatoren.
Læs mere om Kvantemetrologi (på engelsk) >>
Kvanteoptomekanik
Professor Albert Schliesser: Optomekanik-gruppen laver eksperimenter med mekaniske systemer dybt nede i det kvantemekaniske regime. Vi udvikler mekaniske resonatorer med ekstrem lav dæmpning, så energien bliver i systemet.
Vi undersøger disse systemer med fotoner både i det synlige spektrum og i mikrobølgeområdet. Med dette system kan vi skubbe de kvantemekaniske grænser for at måle bevægelse, undersøge dekohærens mekanismer og implementere forskellige strategier for kontrol af mekaniske kvantetilstande.
Vores resultater finder anvendelser indenfor kvanteteknologi, blandt andet nye kvantesensorer for elektromagnetiske felter og kræfter, og mekaniske interfaces, der kan lagre og oversætte kvanteinformation i hybride kvantenetværk.
Læs mere om Kvanteoptomekanik (på engelsk) >>
Quantop
Professor Eugene Polzik: QUANTOP – Center for Macroscopic Quantum Systems. Vi laver eksperimenter, hvor kvantelys bruges til kvantesensorer og kvantekommunikation.
Vi bruger skyer af varme- og ultrakolde atomer med indre spin til at generere enkeltfoton, sammenpressede og sammenfiltrede tilstande af stof og stråling. Disse bruger vi til at måle magnetiske- og elektromagnetiske felter med hidtil uset præcision. Denne forskning kan bl.a. bruges til biologiske og medicinske målinger. Ved at bruge fotoner og mekaniske oscillatorer, arbejder vi pa at skabe ikke-klassiske bevægelsestilstande for makroskopiske objekter, for derved at kunne undersøge grænserne af kvantefysik. Derudover forsker vi også i, at kombinere mekaniske systemer og spin systemer med kvantemålinger, for derved at overskride de gængse kvantemekaniske grænser for måling af bevægelse. Vi undersøger om disse metoder kan bruges til at forbedre følsomheden af tyngebølge-detektorer.
Teoretisk Kvanteoptik
Professor Anders S. Sørensen: Den teoretiske kvanteoptik gruppe udvikler teorier for, hvordan man kan kontrollere og udnytte individelle kvantesystemer, såsom enkelte atomer eller fotoner.
Det meste af vores forskning er fokuseret på at udvikle metoder til at bearbejde kvanteinformation i praksis, specielt til anvendelse til kvantekommunikation. Gruppen undersøger, hvordan man kan gøre dette i flere forskellige fysiske systemer, lige fra enkelte atomer og fotoner til fastestoffer. Gruppen har et tæt samarbejde med de eksperimentelle grupper i sektionen.
Læs mere om Teoretisk Kvanteoptik (på engelsk) >>
Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q)
Centeret er støttet af Danmarks Grundforskningsfond og har som vision at udnytte og implementere nye og originale tilgange til at kombinere forskellige kvantefotoniske systemer i faste stoffer.
Vi forsøger at lave hybride kvantenetværk med det mål at opnå ”det bedste fra alle verdener”, hvor vi udnytter fordelene ved de forskellige platforme, som grupperne i centeret råder over. De primære forskningsområder inkluderer deterministiske foton- og spinfoton-emittere til enkelt-foton og flere-foton kilder, langt levende mekaniske membraner til kvantehukommelser og faststof spin-fysik.
Forskningens langsigtede perspektiv er at muliggøre bearbejdning af kvanteinformation på stor-skala over globale afstande, også kendt som Kvanteinternettet.
Center for biomedicinske kvantesensorer (CBQS)
CBQS forsker inden for anvendelsen af kvanteteknologi i medicinsk diagnostik og sundhedspleje.
Missionen er at udvikle en ny for ekstremt følsomme sensorer baseret på kvanteteknologi, der tidligt er i stand til at detektere sygdomme og dermed helbredelse.
iqClock
The integrated quantum Clock project focuses on the next generation of atomic clocks based on continuous superradiant lasing in cold strontium atoms as well as the technological maturation of traditional optical atomic clocks.
The goal of the consortium is to implement a fully functional optical lattice clock with end-users and test it as timing reference in a telecommunications centre. While developing this prototype we are also preparing the first demonstration of continuous superradiance in an ensemble of ultra-cold atoms. An active atomic clock based on superradiant lasing promises higher performance at short times, and a significant reduction of some of the fundamental limitations in traditional passive clocks.
QIA
The Quantum Internet Alliance (QIA) (http://quantum-internet.team) is a joint European effort which is part of EU’s flagship initiative on quantum technologies. The long-term ambition is to build a Quantum Internet that enables quantum communication applications between any two points on Earth.
To achieve this ultimate goal, the team joins physicists, computer scientists and industrial partners in order to develop the necessary components of the quantum internet, from basic hardware to software stack and end user applications.
Solid-Q: Solid-state quantum simulators for biochemistry
Solid-Q is a joint research consortium generously funded by the Novo Nordisk Foundation. Solid-Q unites two leading solid-state experimental platforms and applies them to problems in quantum chemistry and material science.
Dorte Christiane Garde Nielsen
Sektionssekretær
Niels Bohr Institutet
Blegdamsvej 17, 2100 København Ø
Telefon: +45 35 33 01 80
Email: Dorte.Garde.nielsen@nbi.ku.dk
Charlotte Hviid, Administrativ koordinator
Niels Bohr Institutet,
Blegdamsvej 17, 2100 København Ø.
Kontor: Bygning T, Ta2a
Email: hviid@nbi.ku.dk
Telefon: +45 35 32 52 54
Anders Søndberg Sørensen, Professor
Sektionsleder
Blegdamsvej 17, 2100 København Ø.
Bygning F & T, Kontor: 12-0-TA1A
Email: anders.sorensen@nbi.ku.dk
Telefon: +45 23 38 20 45
Mobil: +45 35 32 52 40
