Overordnede kursusmål
Forskningsgennembrud har inden for de seneste årtier gjort
kvanteeffekter som kvantesuperpositionstilstande og entanglement
mere begribelige og kontrollerbare. Disse effekter udnyttes nu i
udviklingen af nye kvanteteknologier, der fundamentalt adskiller
sig fra de eksisterende. Denne udvikling vil bla. føre til
kvantekryptografi-baseret kommunikationssikring, et paradigmeskifte
inden for computervidenskaben (kvantecomputeren) og ekstremt
følsomme sensorer baseret på f.eks defekter i diamant men
atomlignende egenskaber.
Der er således tale om en forestående teknologisk revolution, og
erhvervslivet (f.eks. Google og Microsoft) investerer massivt i
udviklingen.
Målet med dette kursus er at undersøge nogle af disse
kvanteteknologier eksperimentelt, særligt med fokus på optiske
teknologier. Dette inkluderer en forståelse af hvorledes
kvantetilstande genereres, detekteres og karakteriseres. Der vil
specielt være fokus på håndtering og eliminering af teknisk støj,
der uundgåeligt er tilstede i ethvert eksperiment og udvasker de
subtile kvanteeffekter.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Transformere teoretisk kvantefysik til praktisk
implementering
- Diagnosticere og vurdere tekniske imperfektioner i
eksperimentelle opstillinger
- Identificere, designe og implementere optimale strategier til
dataanalyse
- Redegøre for forskellige anvendte teknikker i en bestemt
kvanteteknologi
- Diskutere kvanteoptiske eksperimenter
- Organisere, planlægge og udføre fælles arbejde i en
projektgruppe
- Præsentere og forsvare eksperimentelt arbejde
- Dokumentere eksperimentelt arbejde
Kursusindhold
Kurset giver mulighed for at implementere og undersøge anvendelser
af kvanteteknologi. De studerende vil i grupper udvælge en bestemt
kvanteteknologi, undersøge teorien bag og planlægge
implementeringen af denne under hensyntagen til relevante
eksperimentelle imperfektioner. Efter en detaljeret karakterisering
af de enkelte komponenter gruppen vælger at inddrage, går de videre
med implementeringen.
Afhænging af hvilken teknologi gruppen vælger, vil de komme til at
arbejde med:
- enkelte fotoner genereret ved parametrisk nedkonvertering
- enkeltfotondetektorer
- coherent stater
- homodyn detektion af kontinuerte variabler
- Hong-Ou-Mandel effekt
- Hanbury-Brown-Twiss opstilling
- brud af Bells ulighed med entanglement
- kvanteinterferometri
- optisk detekteret magnetisk resonans (ODMR)
Der vil være særligt fokus på de tekniske detaljer en
eksperimentalist skal tage hensyn til i forbindelse med
demonstration af teoretiske kvanteoptiske forudsigelser og
implementering af disse i konkret praksis. Den studerende får
således en indføring til de tekniske udfordringer en ingeniør møder
i det praktiske arbejde med moderne kvanteteknologi.
Litteraturhenvisninger
Relevant litteratur vil blive inddraget i henhold til de enkelte
projektgruppers behov. Der er ikke et fast pensum.
Sidst opdateret
04. maj, 2023