Vad är kvant egentligen – och varför pratar alla om det?

– Kvantfysik utvecklades för att beskriva universums allra minsta beståndsdelar. När forskare började studera atomer, elektroner och ljus upptäckte man att de vanliga fysiklagarna inte längre räckte till. Då behövde man utveckla en helt ny typ av fysik, säger Martin Leijnse, professor i fasta tillståndets fysik och en av universitetets kvantforskare.

Till skillnad från den klassiska fysiken, där världen beskrivs som förutsägbar och deterministisk, bygger kvantfysiken på sannolikheter.

– Före kvantfysiken tänkte man att allt i princip var bestämt och följde tydliga lagar. Men i kvantvärlden handlar mycket om sannolikheter och slump. Einstein tyckte det var provocerande och sa ju det berömda citatet att ”Gud kastar inte tärning”, säger Peter Samuelsson, professor i matematisk fysik och en av universitetets kvantforskare.

Kvantfysiken har länge varit grundforskning men nu står själva tillämpningarna i centrum. Det är här kvantteknologin kommer in.

Från kvantfysik till kvantteknologi

– Kvantfysik är den stora teorin som beskriver de minsta byggstenarna i universum. Kvantteknologi handlar om att vi nu blivit så bra på att kontrollera små system, som atomer och elektroner, att vi faktiskt kan bygga teknik av det, säger Peter Samuelsson.

Det kan handla om framtida kvantdatorer, extremt känsliga sensorer eller nya sätt att kommunicera information.

– Många av de riktigt stora tillämpningarna ligger fortfarande framför oss. Men möjligheten att kontrollera små kvantsystem på ett sätt som var omöjligt för bara några decennier sedan är det som driver utvecklingen just nu, säger han.

Lunds universitetet satsar inom kvantområdet

Internationellt görs just nu stora investeringar inom området, och även i Sverige växer satsningarna snabbt. Lunds universitet är involverat i flera nationella initiativ och forskningsmiljöer inom kvantområdet.

– Vi i Lund är med i flera stora svenska satsningar inom kvantteknologi, bland annat Wallenberg Centre for Quantum Technology, som koordineras av Chalmers Tekniska Högskola. Nu ser vi också nästa våg av satsningar där regeringen vill vara mer aktiva och gå in ännu tyngre, säger Peter Samuelsson.

Lunds universitet föreslås dessutom få medel inom det nya strategiska forskningsområdet för kvanttekniker, inom ramen för Vetenskapsrådets nationella satsning på nya strategiska forskningsområden (SFO:er).

I Lund finns redan stark forskning inom flera områden som är centrala för framtidens kvantteknologi.

– Vi har en lång tradition inom bland annat laserteknik, nanovetenskap, materialvetenskap och halvledarforskning. Det är områden som är helt avgörande för utvecklingen av kvantteknologi, säger Martin Leijnse.

Ett tydligare helhetsgrepp

En särskild styrka är universitetets arbete med kvantsensorer, vilket är en teknik som kan mäta och upptäcka saker med extrem precision.

– Kvantsensorer kan användas för att känna av magnetfält, gravitationsfält eller positionering på helt nya sätt. Det finns idéer om navigation utan GPS och om att kunna upptäcka sådant som finns under marken eller havsytan med mycket hög känslighet, säger Peter Samuelsson.

Även medicinska tillämpningar lyfts fram som ett område med stor potential.

– Mer avancerad medicinsk avbildning är ett exempel. Man kan tänka sig bättre magnetkameror och nya sätt att diagnostisera sjukdomar som cancer eller studera nervsystemet, säger Martin Leijnse.

Utvecklingen i Lund handlar också om att samla kompetenser från flera olika områden.

– Vi arbetar för att skapa ett tydligare helhetsgrepp kring kvantteknologin i Lund och stärka samarbetet mellan olika delar av universitetet. Här finns fysiker, kemister, biofysiker, matematiker och forskare inom nanovetenskap som alla kan bidra till utvecklingen av framtidens kvantteknologi, säger Peter Samuelsson.

Martin Leijnse lyfter även fram utvecklingen av det nya NanoLab som en viktig pusselbit framåt.

– Det är en central satsning för kvantutvecklingen i Lund. Med nya forskningsmiljöer och avancerad infrastruktur ökar också möjligheterna att attrahera fler forskare och bygga upp verksamheten ytterligare, säger han.

Kvant i Almedalen

Under Almedalsveckan hoppas Lunds universitet både kunna bidra till folkbildning och stärka universitetets synlighet inom området.

– Många har hört ordet kvant men vet kanske inte riktigt vad det innebär. Vi vill göra området mer begripligt och samtidigt visa att Lunds universitet är en stark aktör inom kvantteknologi, säger Peter Samuelsson.