Forskning på kvanteteknologi

Den teknologiske utviklingen gjør det mulig å manipulere og kontrollere kvanteeffekter på stadig mer nøyaktig nivå. Dette gir nye muligheter innen for eksempel kommunikasjon, målinger og sensorer, simulering og datamaskiner. Kvanteteknologi vil påvirke globale kommunikasjonsnettverk og sikkerhet på internett.

Forskningsområder

Vi jobber med ulike tema innen teoretisk og matematisk fysikk. Noen områder vi fokuserer på er:

  • Mekaniske systemer i kvanteregimet
    Forskningen vår involverer teoretiske studier av optomekaniske eller elektromekaniske systemer med fokus på å manipulere mikromekaniske oscillatorer i kvanteregimet. Dette er til dels motivert av anvendelser innen ekstremt presis måleteknikk eller kvante-signalprosessering. Vi er også interessert i samspillet mellom mekaniske egenskaper og transportegenskaper i lav-dimensjonale materialer, som f.eks. grafen eller topologiske materialer.
  • Makroskopisk ikke-klassikalitet
    Vi er interessert i signaturer på ikke-klassikalitet. Av spesiell interesse er å avdekke kvante-effekter i systemer eksitert til høye kvantetall, f.eks. elektromagnetiske felt med høy intensitet, eller i mekaniske systemer med mesoskopiske eller makroskopiske masser. Dette er motivert både av realisering av robuste kvanteteknologiske anvendelser og av fundamentale aspekter, som alternative teorier for dekoherens eller sammenhengen mellom kvantemekanikk og gravitasjon.
    Operasjonelt syn på kvantemålinger
  • Kvantemekanikkens fundament
    Mye av vår forskning innen dette området dreier seg om kvantemålinger: svake målinger, sekvensielle målinger, symmetri-føringer, inkompatabilitet. Andre interesser er kvante-klassisk overgang, kvante-referansesystemer, kontekstualitet og generelle sannsynlighetsteorier. 

En superledende elektrisk krets med bevegelige elementer

Stillinger

Ta gjerne kontakt med oss om du er interessert i vår forskning.

Det kan være mulig å skrive masteroppgave med oss for studenter som reiser på utveksling. Ta gjerne kontakt hvis dette er av interesse.

Ekstern finansiering

Vår forskningsgruppe har mottatt forskningsmidler fra QuantERA - et europeisk Research Area Network (ERA-NET) Cofund Programme innen Kvanteteknologi.

USN deltar i to QuantERA-prosjekter: QuaSeRT (Optomechanical quantum sensors at room temperature, 2018-2021) and MQSens (Quantum sensing with nonclassical mechanical oscillators, 2022-2025).

Nylige publikasjoner

  • Quantum reference frames, measurement schemes and the type of local algebras in quantum field theory
    C. J. Fewster, D. W. Janssen, L. Loveridge, K. Rejzner, J. Waldron
    Communications in Mathematical Physics 406, 19 (2025), arXiv:2403.11973

  • Optomechanics Driven by Noisy and Narrowband Fields
    L. Banniard, C. Wang, D. Stirpe, K. Børkje, F. Massel, L. de Lepinay, M. Sillanpää
    Journal of Low Temperature Physics 217, 720 (2024), arXiv:2406.00546

  • Ground-state cooling of a mechanical oscillator by a noisy environment
    C. Wang, L. Banniard, K. Børkje, F. Massel, L. de Lepinay, M. Sillanpää
    Nature Communications 15, 7395 (2024), arXiv:2306.15746

  • Quantum Reference Frames on Finite Homogeneous Spaces
    J. Glowacki, L. Loveridge, J. Waldron
    Int. J. Theor. Phys. 63, 137 (2024)

  • Hybrid optomechanical superconducting qubit system
    J. Manninen, R. H. Blick, F. Massel
    Phys. Rev. Res. 6, 023029 (2024)

  • Semiclassical dynamics of a superconducting circuit: chaotic dynamics and fractal attractors
    D. Stirpe, J. Manninen, F. Massel
    Physica Scripta 99, 075979 (2024)

  • Proposal for observing nonclassicality in highly excited mechanical oscillators by single photon detection
    K. R. Bush, K. Børkje
    Phys. Rev. A 109, 043505 (2024)

  • Measurement disturbance and conservation laws in quantum mechanics
    M. H. Mohammady, T. Miyadera, and L. Loveridge
    Quantum 7, 1033 (2023)

  • Non-Hermitian topological quantum states in a reservoir-engineered transmon chain
    W. Brzezicki, M. Silveri, M. Płodzień, F. Massel, and T. Hyart
    Phys. Rev. B 107, 115146 (2023)

  • Quantum state purity versus average phonon number for characterization of mechanical oscillators in cavity optomechanics
    K. Børkje, F. Marin
    Phys. Rev. A 107, 013502 (2023)

  • Mechanical Detection of the De Haas−van Alphen Effect in Graphene
    J. Manninen, A. Laitinen, F. Massel, P. Hakonen
    Nano. Lett. 22, 9869 (2022)

  • Two-dimensional quantum motion of a levitated nanosphere
    A. Ranfagni, K. Børkje, F. Marino, F. Marin
    Phys. Rev. Research 4, 033051 (2022)

  • Incompatibility of effects in general probabilistic models
    R. Beneduci. L. Loveridge
    J. Phys. A: Math. Theor. 55 254005 (2022)

Utvalgte publikasjoner

  • Backaction-evading measurement of entanglement in optomechanics
    F. Massel
    Phys. Rev. A 100, 023824 (2019)

  • Heterodyne photodetection measurements on cavity optomechanical systems: Interpretation of sideband asymmetry and limits to a classical explanation,
    K. Børkje
    Phys. Rev. A 94, 043816 (2016)

  • Position Measurements Obeying Momentum Conservation,
    P. Busch and L. Loveridge
    Phys. Rev. Lett. 106, 110406 (2011)

  • Single-photon optomechanics,
    A. Nunnenkamp, K. Børkje, S.M. Girvin, Phys. Rev. Lett. 107, 063602 (2011)

  • Stabilized entanglement of massive mechanical oscillators,
    C. F. Ockeloen-Korppi, E. Damskägg, J. M. Pirkkalainen, M. Asjad, A. A. Clerk, F. Massel, M. J. Woolley, M. A. Sillanpää, Nature 556, 478 (2018)

  • Symmetry, Reference Frames and Relational Quantities in Quantum Mechanics,
    L. Loveridge, T. Miyadera and P. Busch. Found. Phys. 48, 2 (2018)

  • En milepæl i utviklingen av kvantedatamaskiner
    K. Børkje and L. M. Johansen
    Aftenposten Innsikt, nr. 2, februar 2020, 13. årgang.

Gruppeleder

Medlemmer

Ph.d.-kandidater