Ulrik Lund Andersen

Ulrik Lund Andersen, Danmarks Tekniske Universitet

Fagområde

Kvanteoptik og kvanteinformatik

Kort beskrivelse af projektet

Kvantekommunikation er en kommunikationsform, som tillader 100 pct. fortrolig dataoverførsel ifølge kvantemekaniske fundamentale love. De selv samme naturlove gør det muligt at opbygge en ny type computer – kvantecomputeren, som er i stand til at udføre udregninger ekstremt meget hurtigere end konventionelle computere. Der er dog et stort problem ved implementeringen af sådanne kvantesystemer: De informationsbærende kvantetilstande (f.eks. svage lyspulser eller enkelt fotoner) er uhyre skrøbelige, hvorved fejl nemt opstår under udførelsen af proceduren. I dette projekt vil jeg undersøge, teoretisk og eksperimentelt, en ny og relativ simpel ’kvantefejlskorrektionsmetode’, som minimerer eller i bedste fald eliminerer fejl i en kvantekommunikationsprotokol. Metoden, som vil blive afprøvet, beror på simpel lineær optik, såkaldte sammenfiltrede lysbølger (’entanglement’) samt optiske målinger, der inducerer den ønskede korrektionseffekt.

De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver

Kvantetilstande er meget skrøbelige og skal derfor behandles meget nænsomt. Produktionen og de videre anvendelser af de sammenfiltrede lysbølger, som er eksempler på skrøbelige kvantetilstande, giver derfor anledning til spændende og store udfordringer. Den mindste detalje i designet og opbygningen af protokollen kan være af afgørende betydning for protokollens effektivitet.

Hvad er de langsigtede perspektiver?

Ved implementeringen af en effektiv korrektionsprotokol, samt forbedringer af andre kvanteinformationsteknologier, vil det være muligt at sende kvanteinformation over ekstremt store afstande, f.eks. kommunikation via satellitter, og derved opnå 100 % fortrolig langdistancekommunikation. Ydermere vil man kunne udføre fejlfri kvantedatabehandling, som tillader massive parallelle operationer på en enkelt kvanteprocessor.

Hvordan forholder projektet sig til områdets internationale udvikling?

Pga. de revolutionerende nye anvendelsesmuligheder, som kvanteteknologien tilbyder, har dette område af fysikken nydt en ekstrem stor international bevågenhed de seneste år. Pga. nødvendigheden af en god, robust og simpel kvantefejlskorrektionsmetode har denne gren af kvanteinformatikken en speciel stor interesse blandt forskere i hele verden. Projektet er derfor logisk nok også resultatet af et tæt samarbejde med internationale forskere fra Tjekkiet, Tyskland og Belgien. 

Hvordan vil du anvende Det Frie Forskningsråds Ung Eliteforskerpris?

Den giver mig den enestående mulighed at afprøve nogle lidt mere risikobetonede idéer. Bevillingen vil blive brugt til udstyr til eksperimentelle udførelser af sådanne idéer, hovedsagligt udført i samarbejde med dygtige studerende.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?

Under mit ph.d.-projekt, som omhandlede kvanteinterferometri, blev jeg meget fascineret af de underlige og paradoksale kvantemekaniske love og deres vidunderlige og banebrydende anvendelser inden for kommunikations- og computerteknologien. Disse interessante anvendelser gav kvantemekanikken en hel ny dimension: Teorien blev ikke længere kun brugt til at forklare fænomener, som ikke kan forklares vha. de klassiske love, men blev også brugt konstruktivt til at udvikle revolutionerende, nye teknologier.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor i en lejlighed i Valby sammen med min kone Anne, som er historiker, og vores to børn, Mikkeline på 5 år og Marius på 3 år. Mikkeline kom til verden, mens jeg var ved at skrive min ph.d.-afhandling, og Marius blev født i Erlangen, Tyskland, hvor vi boede i 3 år. Familien er det helt centrale omdrejningspunkt i mit liv Jeg holder meget af en lang tur på racercyklen, specielt med venner i de franske alper. Det er desværre ikke blevet til så mange kilometer de sidste par år, idet det meste af min fritid bliver brugt på familien.

——————————

Forskningsrådet for Teknologi og Produktions begrundelse for tildeling af prisen

Ulrik Lund Andersen er 35 år og modtog i 2003 ph.d.-graden fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Efter sit ph.d.-projekt arbejdede han i 3 år ved Universitetet og Max-Planck forskningscentret i Erlangen, hvor han var leder af en forskningsgruppe inden for kvanteinformations processering. Siden 2006 har han været lektor ved Institut for Fysik, DTU. Ulrik Lund Andersens forskningsområde er fundamental kvantefysik med vægt på anvendelser inden for kvanteinformationsteknologi, såsom kvantecomputing og kvantekommunikation.  Han har været blandt de første til at anvende kvanteoptiske fænomener til at demonstrere centrale funktionaliteter inden for kvanteinformationsteknologi og har publiceret sine forskningsresultater i en lang række tidsskriftsartikler. Ulrik Lund Andersens arbejde er bl.a. anerkendt med Dansk Optisk Selskabs Årspris 2005. I det projekt, som Forskningsrådet for Teknologi og Produktion støtter, vil Ulrik Lund Andersen i samarbejde med andre internationalt anerkendte forskere foretage en eksperimentel undersøgelse af to nye teknikker til at reducere støjen i kvantekommunikationssystemer ved at korrigere for kvantefejl.

——————————

Yderligere oplysninger om projektet

Ulrik Lund Andersen. Telefon: 4525 3306; e-post:

Yderligere oplysninger om baggrunden for prisen

Formand for Forskningsrådet for Teknik og Produktion, professor Marcel A.J. Somers. Telefon: 4525 2250, e-post:

Forskningsprojektets videnskabelige titel

Quantum Error Correction Coding in Optical Systems

Bevilling fra Forskningsrådet for Teknik og Produktion

3.000.000 kr.

Ansættelsessted

Danmarks Tekniske Universitet

Forskningsprojektet udføres på

Institut for Fysik, Danmarks Tekniske Universitet