Eugene Polzik modtager for anden gang ERC’s Advanced grant på 16,2 mio. kr.

ERC Advanced Grant er den mest prestigefulde europæiske forskningsbevilling, der gives til fremragende forskere på tværs af naturvidenskab, biovidenskab og humaniora. I modsætning til mange andre nationale og internationale bevillinger, der ofte tildeles inden for specifikke forskningsvejledninger, er ERC-bevillingen baseret på et eneste kriterium – forskning på højeste niveau.

Fra Sankt Petersborg til Californien til København – en russiskfødt dansk-amerikaner

Eugene Polzik er født i 1953 i Sankt Petersborg, Rusland. Han fik sin kandidatuddannelse i fysik på universitet i Sankt Petersborg i 1976, og sin Ph.d. i 1980. Han fortsatte som lektor på universitetet indtil 1988, og flyttede derefter til USA i 1989, hvor han kom til California Insitute of Technology - Caltech, og blev en del af den forskergruppe, der som én af de første i verden gennemførte teleportation fra lys til lys.

Danmark ville gerne være med i den nye frontforskning, og fra 1994-98 arbejdede Polzik både på Caltech og på Århus Universitet, indtil han flyttede helt til Danmark i 1998.

Han blev udnævnt til Professor i atomar, molekylær og optisk fysik ved Aarhus Universitet i 1999, og i 2001 fik han et grundforskningscenter i kvanteoptik, Quantop på Århus Universitet, der var det første store Nordiske forskningscenter i moderne kvantefysik.

I 2003 flyttede han centret til Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, hvor forskningsgruppen sidenhen har haft mange store videnskabelige gennembrud.

I 2006 bliver han medlem af Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. I 2007 blev han nævnt af Scientific American blandt Top 50 forskere for hans arbejde med kvanteteleportation.

Han har modtaget mange priser, og i 2010 får han ’Gordon Moore Distinguished Scholar Award’ som anerkendelse for sit arbejde med kvanteinformation, kvanteoptik og kvantemetrologi.

I 2014 bliver hans forskning kåret som årets bedste forskning af Ingeniøren, og samme år får han også Dansk Magisterforenings forskningspris.

Præcisionsmålinger på atomart niveau

I QUANTOP laboratorierne på Niels Bohr Institutet forskes der inden for forskellige slags kvantefænomener, og et af de vigtigste forskningsområder er kvante-præsitionsmålinger. Et grundlæggende aspekt ved kvantemekanikken er nemlig balancen mellem information og forstyrrelse ved måling med avancerede mikroskoper og andet specialmåleudstyr, et problem som både Niels Bohr og Werner Heisenberg beskæftigede sig med i 1920erne. At unøjagtigheder uundgåeligt sniger sig ind i visse målinger på kvanteniveau, blev beskrevet i det såkaldte ’Ubestemthedsprincip’, der også kendes som ’Heisenbergs Ubestemthedsprincip’.

Udfordringen ligger i, at man ved at observere et objekt med laserlys uundgåeligt kommer til at påvirke objektet. Det sker fordi at lys er en strøm af fotoner, og når lyset reflekteres af objektet, så får det objektet til at flytte sig i tilfældige retninger.

Det er disse tilfældige bevægelser, der sætter grænser for hvor præcist man kan måle på kvanteniveau.

Gennem en lang række forsøg fra årene 2009-17 har professor Eugene Polzik og hans forskere påvist, at netop dette princip i en vis forstand kan neutraliseres, hvis lyset først overføres gennem en sky af atomer.

En opdagelse, som blandt andet kan få betydning for udvikling af nyt måleudstyr, såsom sensorer der registrerer og måler alt muligt, f.eks. ultrafølsomt magnetisk måleudstyr i sundhedssektoren til bevægelsesfølere, der anvendes i alt fra mobiltelefoner til rumskibe.

Om ERC projektet

Eugene Polziks ERC Advanced grant er blevet tildelt projektet “Quantum mechanics in the negative mass reference frame (Quantum-N)”, og forskningen vil blive udført af en gruppe dedikerede kvantefysikere og kandidatstuderende i QUANTOP laboratorierne på Niels Bohr Institutet, hvor måling af bevægelse, acceleration og kraft vil tage præcisionsmålinger videre til et helt nyt frontforskningsniveau.

Den centrale del af projektet omhandler at skabe sammenfiltrede tilstande, også kaldet entanglement, i en mekanisk bevægelsesføler/sensor og en atomsky.

Sammenfiltrede tilstande er det mest karakteristiske indenfor kvantemekanikken, hvilken vi ikke finder noget sammenligneligt med i vores traditionelle billede af verden. Entanglement er et fænomen man kun finder indenfor kvantemekanikken.

Entanglement betyder, at kvanteegenskaberne af to objekter, for eksempel den mekaniske sensor og atomskyen, er meget stærkt forbundne. Den sammenfiltrede tilstand, som vil blive genereret under projektet Quantum-N, skal tillade bevægelse og kraft der går ud over ’Heisenbergs Ubestemthedsprincip’.

Et af projektets mest ambitiøse mål er at forbedre følsomheden hos de bedste bevægelsesdetektorer, nemlig de gravitationsbølge-interferometre, som for nylig rapporterede om den første observation af gravitationsbølger (Nobelprisen i fysik, 2017).