To unge forskere fra NBI modtager ERC Starting Grants

Projekterne er en del af EU's Horizon Europe-program, der skal hjælpe forskere på tværs af en bred vifte af forskellige forskningsgrene med deres forskning. Stefano og Mathias forklarer deres projekter her:

Aspeqt – Stefano Paesani

Lys er et af de mest kraftfulde værktøjer, vi har til at undersøge naturen og udvikle nye teknologier. Men på det mest fundamentale niveau er lys ekstremt skrøbeligt: enkelte fotoner kan nemt gå tabt, og deres tilstand uundgåeligt slettes.

Kvantefejlkorrektion tilbyder en løsning til at tolerere denne type støj ved at kode kvanteinformation i sammenfiltringen mellem flere fotoner, hvilket gør kvantetilstande af lys modstandsdygtige over for støj. En vellykket implementering af dette vil muliggøre avancerede kvanteapplikationer, såsom kvanteberegninger, der ligger uden for rækkevidde af konventionelle computere, og ubetinget sikre kvantenetværk.

Udfordringer med at generere robust sammenfiltring med fotoner har indtil videre udgjort alvorlige begrænsninger for fotonisk kvantefejlkorrektion. ASPEQT vil udvikle en ny generation af kvantefotoniske enheder, der kan generere sammenfiltring i den skala, der kræves for at understøtte kvantefejlkorrektion. Dette vil ske ved at videreudvikle grundlæggende hardwarekomponenter gennem integration af nye farvecentre i skalerbare silicium-fotoniske kredsløb.

Projektet vil udvikle nye teknikker til at indlejre og kontrollere farvecentre i silicium-nanostrukturer, og opnå højt koherente spin-foton-grænseflader i silicium – en banebrydende udvikling for skalerbare fotoniske kvanteteknologier.

Teknologien vil blive benchmark-testet ved at generere robust sammenfiltring mellem flere fotoner og spintilstande, med det endelige mål at realisere kvantefejlkorrektion af logiske fotoniske qubits eksperimentelt, således at fotontab  kan tolereres – den dominerende støjmekanisme for kvantelys.

Dette projekt repræsenterer en yderst lovende og innovativ tilgang til skalerbar kvantehardware, og bygger på NBI’s unikke ekspertise inden for faststof-fotoniske enheder og kvantefejlkorrektion med fotoner. Har vi succes vil det åbne for transformative muligheder for skalering af kvanteteknologier – fra robuste kvantenetværk til fotonbaserede kvantecomputere.

PHOSCIL – Mathias Heltberg

DNA-skaderesponsen er en afgørende funktion i levende organismer og essentiel for at opretholde genomisk integritet. To nøgleprocesser forhindrer, at skader videreføres gennem generationer:

1) DNA-reparation og 2) regulering af cellecyklussen. Nye opdagelser viser, at celler efter dobbeltstrengsbrud danner biomolekylære kondensater på skadestedet via væske–væske faseadskillelse.

Et andet kendetegn ved responsen er initieringen af oscillerende koncentrationer af proteinet p53, hvilket fører til standsning af cellecyklussen. På trods af at dette er en af de mest grundlæggende cellulære responser, er de fysiske mekanismer bag det  stadig dårligt forstået – ligesom samspillet mellem reparation og regulering.

Mit mål er at udlede de grundlæggende principper for kondensaters interaktion med dynamiske og oscillerende koncentrationsfelter. 

Jeg vil afdække, hvordan celler anvender fundamentale fysiske mekanismer til at kontrollere dannelse og vedligeholdelse af kondensater, og hvordan fremkomsten af oscillationer kan understøtte denne proces.

De vigtigste højdepunkter i PHOSCIL-projektet er følgende:

1. Afsløring af de fysiske mekanismer og udledning af observerbare fænomener ved kondensatdannelse, gennem udvikling af nye analysemetoder, styret af teoretiske modeller anvendt på nye eksperimenter.
2. Opdagelse af ikke-ligevægtsfænomener i oscillerende og dynamiske felter og deres interaktion med faseadskillelse, hvilket skaber konceptuelle fremskridt i vores forståelse af biofysiske systemer.
3. Afdækning af de funktionelle roller af faseadskillelse og oscillation i både reparation og regulering af cellecyklussen, hvilket fremmer vores grundlæggende forståelse af – og evne til at påvirke – beslutninger om cellens skæbne.

For at kunne tage disse ambitiøse skridt vil jeg kombinere teori og eksperimenter, som tilsammen vil afdække nye koncepter inden for fysikken af faseadskillende systemer og definere et nyt kapitel i vores forståelse af DNA-skaderesponsen.

• Mathias var i 2024 nomineret til Berlingske Top 100, det kan du høre ham fortælle om her.