Ny studieretning i kvanteteknologi

Fra høsten 2024 kan du studere kvanteteknologi ved UiO allerede fra bachelornivå. 

Mariann Carlsen Frøland tar en mastergrad, og lager kvantematerialer som kan være med på å gjøre teknologien enklere og billigere.

– Studiet er utfordrende, men også veldig interessant, sier hun.

Det finnes kvanteteknologi som brukes i dag, men den er ofte basert på dyre materialer som diamant, eller materialer som må fryses ned nesten til det absolutte nullpunkt for å fungere.

Skyter atomer med kanon

Mye av arbeidet til Mariann foregår på mikro- og nanoteknologi-laboratoriet – MiNaLab – hvor hun har tilgang på avansert utstyr som kan brukes til å designe og skreddersy materialer til det formålet en ønsker.

Både forskere og studenter jobber på laboratoriet, og har flere teknikker til rådighet. De kan for eksempel skyte vekk ett og ett atom fra et materiale med en ionekanon, eller lage en damp av de stoffene de ønsker, og så få dem til å legge seg lag på lag i materialet.

Mariann forteller at det langsiktige målet er å lage kvanteteknologiske komponenter i halvledermaterialer, og at målet for hennes oppgave er å lage nye kvantematerialer basert på halvledere. En halvleder leder strøm “halvbra” – som en mellomting mellom et metall og en isolator.

Google og IBM lager kvantedatamaskiner av superledende materialer. Flere andre, som Intel, prøver å lage kvantedatamaskiner av halvledermaterialer i stedet.

– Halvledere er et mye bedre valg enn dagens superledende materialer – hvis vi får dem til å fungere. De er billigere, og vi bruker dem allerede i datamaskiner og annen elektronikk. Ikke minst kan de brukes i romtemperatur, forteller hun.

Fascinerende kvantefysikk blir til teknologi

Materialene som Mariann skal lage, kan brukes i sensorer, til kvantekommunikasjon eller til kvantedatamaskiner, litt avhengig av hvilke egenskaper de har.

Dagens digitale teknologi er basert på bits, bittesmå brytere som det finnes milliarder av – 19 milliarder i en ny iPhone, for eksempel. Bryterne kan være av eller på, eller ha verdien 0 eller 1.

I kvantedatamaskiner er byggesteinene kvantebits, og de kan være både 0 og 1 på en gang. Det gjør litt vondt å tenke på, men det er også dette som gjør kvantefysikken så fascinerede.

Kvanteteknologi kommer neppe i telefonene våre med det første, men vil være – og er allerede – nyttige på andre måter.

Vi tror at kvantedatamaskiner kommer til å være bedre enn dagens datamaskiner på flere ting, og blant annet bli viktig for kryptering, finans, kunstig intelligens og logistikk, men særlig også innen to felt som er vanskelige med dagens teknologi: å forutsi fremtiden (for eksempel været) og å simulere naturen.

En av de snåle og uvante egenskapene ved kvantebits er at informasjon kan bli ødelagt når vi forsøker å lese den. Dette kan utnyttes til sikker kommunikasjon med “ubrytelig” kryptering.

Kvantebits brukes også som sensorer, som kan måle svært nøyaktig og på liten skala. Eksempelvis brukes en kvantesensor til å måle endringer i gravitasjonsbølger som er tusen ganger mindre enn bredden av et proton.

– Hvorfor dette er interessant? Fordi jeg ikke forstår det! ler Mariann, og legger til: – Jeg vil gjerne forstå mer, både av kvantefysikken og av materialene.

Vil jobbe med fornybar energi

Mariann trekker fram det sosiale miljøet på universitetet som noe av det mest positive med UiO.

– Miljøet er veldig inkluderende, og det er lett å komme i prat med folk både innad i eget studium og blant alle realfag- og teknologistudentene, sier hun.

Etter endt master kunne hun tenke seg å jobbe videre innen forskning på kvanteteknologi, om muligheten byr seg.

– Jeg kunne tenke meg å gå inn i en sektor som batteri, hydrogen eller solceller. I slike sektorer tror jeg også kunnskap innen kvanteteknologi kan være nyttig, da dette er et felt som kommer mer og mer, sier Mariann.

Til de som skal velge studier nå, har hun to råd: – Det ene er å skaffe seg god oversikt over hva de ulike studiene innebærer. Det andre er å kjenne etter hva du er mest nysgjerrig på. Deretter er det bare å følge magefølelsen.