”Kvantteknologi har enorm potential”

Professor Emil Bergholtz står i spetsen för den ansökan Stockholms universitet, Linköpings universitet och Uppsala universitet gjort för att skapa ett brett och sammanhållet strategiskt forskningsområde inom kvantfysik.

Regeringen har beslutat att införa åtta nya strategiska forskningsområden (SFO:er) för att stärka Sveriges position inom internationell forskning och innovation. 200 miljoner kronor är planerade att fördelas till dessa områden under 2027 och 400 miljoner kronor från och med 2028. I november lämnade landets lärosäten in sina ansökningar om SFO:er till Vetenskapsrådet som håller i processen och besked om vilka som tilldelas SFO:er är att vänta till sommaren.

Stockholms universitet är huvudsökande på sex SFO:er*. Den största ansökan från universitetet, mätt i pengar, är inom området Kvanttekniker. Bakom ansökan står fem forskare på Fysikum vid Stockholms universitet, tre forskare vid Linköpings universitet och två vid Uppsala universitet.

Bred och sammanhållen forskningsmiljö

Den som håller samman ansökan och är tänkt att leda SFO:n om den beviljas är fysikprofessor Emil Bergholtz vid Stockholms universitet.

– Kvantteknologi har enorm potential, men vilka tillämpningar som blir mest betydelsefulla är fortfarande öppet. I vår SFO-ansökan bygger vi därför en bred och sammanhållen forskningsmiljö som kombinerar experiment, materialvetenskap och teori – från kvantkommunikation och fotonik till kvantsensorer och nya kvantmaterial. Tanken är att ge Sverige och Stockholms universitet en stark grund för både tidiga genombrott (till exempel inom sensorer och kommunikation) och mer långsiktiga språng (nya plattformar och principer).

Vad ser du som de främsta styrkorna med er ansökan?
– Styrkan är att vi samlar en kritisk massa av ledande grupper som kompletterar varandra och kan driva projekt från idé till experiment och vidare till prototyp. Vi har också en strategi som håller flera lovande och nyfikenhetsdrivna spår öppna samtidigt, eftersom fältet utvecklas snabbt och det är svårt att i förväg veta vilken plattform som blir vinnare.

Vad hoppas du att er forskning ska kunna resultera i?
– På kortare sikt ser jag stor potential i kvantsensorer – till exempel för medicinsk diagnostik och bildgivning som kan bli mer känslig och mindre invasiv. En annan lovande riktning är kvantsimulatorer och beräkningsmetoder som hjälper oss att snabbare förstå och designa nya material och läkemedel. Kvantkommunikation kan också bli viktig relativt snart. Däremot tror jag att en helt generell kvantdator för breda problem mycket ligger längre fram i tiden, även om utvecklingen går snabbt.

Varför har ni valt att ha med forskare från universiteten i Linköping och Uppsala i ansökan?
– Vi har med Linköping och Uppsala för att de tillför spetskompetens som kompletterar Stockholms styrkor – särskilt inom material, komponenter och experimentella plattformar. Tillsammans kan vi täcka hela kedjan från grundläggande fysik till skalbara lösningar. I vissa delområden av kvantteknologi dominerar redan stora industrisatsningar. Då blir universitetens roll extra viktig; att ligga före konceptuellt och skapa nästa generation av idéer och plattformar.

Nobelpristagare Frank Wilczek knuten till ansökan

Frank Wilczek är en av de mest inflytelserika fysikerna i modern tid. Han är professor i teoretisk fysik vid bland annat MIT och Nobelpristagare i fysik 2004 och är sedan tiotalet år anställd vid Stockholms universitet. En del av året är han i Stockholm där han bland annat håller i sommarskola Quantum Connections. Han är tänkt att ha en central roll i den externa rådgivande grupp (advisory board) som är knuten till SFO:n från Stockholms universitet. Enligt Emil Bergholtz kan Frank Wilczek bidra med ett unikt internationellt perspektiv och stärka den internationella kvalitetssäkringen.

Närmare 100 kvantforskare vid universitetet

Vid Stockholms universitet finns 50–100 forskare (inklusive doktorander) som uttryckligen arbetar med kvantfysik. Fysikum och Nordiska institutet för teoretisk fysik, Nordita, som även finns i Stockholm arrangerar återkommande internationella konferenser och andra evenemang kopplade till kvantfysik som samlar ledande forskare och unga talanger inom kvantområdet. Ett sådant evenemang är sommarskolan Quantum Connections.

Stockholms universitet har experimentell forskning i toppklass, bland annat inom fotonik, kvantkommunikation och kalla atomer/joner, enligt Emil Bergholtz.

– Internationellt är vi också mycket starka på teori från kvantmateria och öppna kvantsystem till kvantinformation och kvantsensorer, vilket gör att vi kan koppla djup förståelse till nya experiment och tekniska koncept.

Vilka ser du som de viktigaste tillämpningsområdena för kvanttekniken?
– Närmast i tid tror jag kvantsensorer får störst genomslag, eftersom sensorer behövs överallt – från medicin till industri. Nästa tydliga område är kvantkommunikation och kryptografi, där kvantfysik kan ge nya säkerhetsnivåer, säger Emil Bergholtz.

Vad inom kvantforskningen attraheras du själv främst av?
– Personligen är det kreativa tänkandet som lockar mig. Att studera eller förutse komplexa kvantfenomen kan te sig väldigt rörigt, men när man väl har förstått något på djupet är det plötsligt kristallklart. Flera av mina bästa insikter har jag fått under långa skogspromenader. Det är en speciell känsla, och en stor drivkraft för mitt arbete. Den andra stora drivkraften är att få lära av, från och med min forskargrupp. Och att se studenter och postdoktorer växa när det svåra plötsligt blir självklart.

Ingen vet exakt hur kvantteknologi kommer att påverka samhället, men potentialen är stor, enligt Emil Bergholtz.

– För mig är det spännande att bygga kunskap, kompetens och nya idéer som på sikt kan komma till praktisk nytta – och i och med SFO-ansökan hoppas jag att Sverige är med på allvar och formar utvecklingen. Satsningen handlar också om att utbilda nästa generation experter som Sverige kommer att behöva, oavsett exakt vilka tekniska spår som vinner.

Emil Bergholtz har bland annat finansiering från Knut & Alice Wallenbergs Stiftelse och är Wallenberg Scholar.

*Stockholms universitet är huvudsökande inom de strategiska forskningsområdena Kvanttekniker, Excellens i skolan, Polarforskning, Hälsa, life science och artificiell intelligens, Klimatrelaterad forskning samt Krisberedskap och totalförsvaret.

Läs om Emil Bergholtz forskning på hans profilsida

Läs mer om forskning inom kvantfysik vid Stockholms universitet