48 miljoner till nya forskningsmiljöer på MC2

Dela
March 2, 2017, 10:00
Högskolan

​Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap –
MC2 – på Chalmers får närmare 48 miljoner kronor i Vetenskapsrådets
senaste utdelning till forskningsmiljöer inom naturvetenskap och teknik.

Anders Larsson, professor i fotonik och chef på avdelningen för fotonik, är huvudsökande för den nya forskningsmiljö som nu tilldelas 23 988 000 kronor i finansiering av Vetenskapsrådet. Hans projekt heter "Integrerade optiska sändare för våglängdsmultiplexering i datacenternätverk" och handlar om metoder för att öka kommunikationskapaciteten i de datacenter där all information som skickas via internet lagras och behandlas.
– Med allt fler molnbaserade och bandbreddskrävande tjänster så växer dessa datacenter till enorma anläggningar som kräver kommunikationsnät med en kapacitet som bara kan tillgodoses med fiberoptik. I dessa nät skickas i dag data på en våglängd per fiber, säger Anders Larsson.
 
Ledande forskningsmiljö
Medsökande och forskningsledare i projektet är Victor Torres-Company, docent i fotonik, Magnus Karlsson, professor i fotonik, och Peter Andrekson, professor i fotonik och föreståndare för Chalmers excellenscentrum Fiber Optical Communications Research Centre (FORCE), samtliga verksamma vid avdelningen för fotonik på MC2, och Leif Oxenlöwe vid Centre for Silicon Photonics for Optical Communication (SPOC) vid Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
– Vi har för avsikt att utveckla detta till en ledande forskningsmiljö i Europa. Den starka miljön bygger vi genom ett samarbete mellan FORCE här på Chalmers och SPOC på DTU. Där finns kompletterande kompetens och tillsammans representerar vi de två ledande forskningscentrumen för optisk kommunikation i Skandinavien, säger Anders Larsson.
 
Väsentligt ökad kapacitet
Projektet syftar till att utveckla tekniker och metoder som gör det möjligt att väsentligt öka kapaciteten genom att skicka data på flera våglängder per fiber. Detta kallas våglängdsmultiplexering (WDM = wavelength division multiplexing). Här krävs andra lösningar än för telekommunikation eftersom kraven på exempelvis integrationsgrad, effektförbrukning och kostnad är väldigt olika.
– För detta kommer vi att utveckla nya typer av ljuskällor som emitterar ljus vid flera våglängder, metoder att integrera dessa i kompletta optiska sändare och metoder med vilka man kodar information på de olika våglängderna. Vi kommer att arbeta med olika tekniker och metoder för olika delar av kommunikationsnätet i ett datacenter, från korta länkar som till exempel förbinder servrar i ett rack till längre länkar som förbinder grupper av servrar i olika delar av centret, förklarar Anders Larsson.
En viktig del av projektet är själva integreringen där forskarna kommer att använda något som kallas kiselfotonik, vilket är en teknik för att bygga integrerade optiska kretsar i kisel.
 
Kombinera plasmonik och kvantinformation
Göran Johansson, professor i tillämpad kvantfysik och chef på avdelningen för tillämpad kvantfysik, får nästan lika mycket pengar, 23 688 000 kronor, till projektet "Kvantplasmonik – en teknologi för foton-fotonväxelverkan på kvantnivå vid rumstemperatur".
– Vår vision är en kvantdator som fungerar vid rumstemperatur samt ett globalt internet för kvantinformation. Nyckeln till detta är att kombinera två forskningsfält som tidigare inte samarbetat i någon större utsträckning: plasmonik och kvantinformation. Med detta som byggsten är vägen öppen mot både en kvantdator och ett kvantinternet, säger Göran Johansson, som i projektet bidrar med teori för kvantfysikdelen.
 
"En frukt av styrkeområde Nano"
Hans medsökande i projektet är Timur Shegai, docent, och Mikael Käll, professor i fysik, institutionen för fysik, som båda gör plasmonikexperiment och har uppnått mycket lovande resultat.
– Samarbetet är en frukt av styrkeområde Nanovetenskap och nanoteknik, som också stöttade ett groddprojekt i området i höstas. Det är också i linje med det kommande flaggskeppet i kvantteknologi, säger Göran Johansson.
Även Per Delsing, professor i experimentell fysik på MC2, bidrar med kompetens till projektet.
 
"Enorm betydelse för vårt samhälle"
Kvantfysik och informationsteori utgör två av det förra seklets mest betydelsefulla vetenskapliga och teknologiska genombrott. Kvantfysiken förklarar hur naturen fungerar på atomistiska skalor och utgör den teoretiska basen för de halvledar- och fotonik-teknologier som möjliggör dagens informationssamhälle. Informationsteorin kvantifierar informationsinnehåll och ger ramarna för effektiv kommunikation och informationsbehandling.
– Tillsammans har dessa två genombrott haft en enorm betydelse för vårt samhälle, för såväl sociala strukturer som ekonomi, teknologi och vetenskap, säger Göran Johansson.
 
Avlyssning
Mot slutet av förra seklet initierade ett antal vetenskapliga upptäckter en process där dessa två fält nu förenas och vi har börjat tala om kvantinformation. Forskare förstod att en dator där informationen lagras och bearbetas enligt kvantfysikens principer skulle kunna lösa problem som är olösbara för dagens datorer.
– Det blev också tydligt att kommunikation som bygger på kvantinformation tillåter oss att göra saker som är omöjliga i klassisk kommunikation, till exempel kan den göras helt säker mot avlyssning.
 
Potential att fungera vid vanligt tryck och i rumstemperatur
Flera teknologier för kvantinformation har utvecklats, baserade på naturliga kvantsystem, som atomer och fotoner såväl som skräddarsydda kvantmekaniska supraledande kretsar och halvledarkvantpunkter. Ett gemensamt problem för alla dessa teknologier är att de kräver mycket låga temperaturer och/eller ultrarött vakuum för att fungera. – I vår forskningsmiljö utvecklar vi en teknologi för kvantinformation som har potentialen att fungera vid vanligt tryck och i rumstemperatur. Nyckel till detta är de elektromagnetiska egenskaperna hos metalliska nanopartiklar, förklarar Göran Johansson.
 
Närmare 95 miljoner till Chalmers
Chalmers beviljades totalt 94 842 000 i Vetenskapsrådets utlysning för åren 2017-2022. Av dessa hamnar sammanlagt 47 676 000 på MC2. Totalt beviljat belopp för bidrag till forskningsmiljö är 425 736 000 kronor för hela bidragsperioden, fördelade på sju svenska högskolor och universitet. Chalmers är den högskola som tilldelats mest medel, bara nätt och jämnt passerad av Kungliga Tekniska högskolan, som får 95 742 000 kronor.
 
Text och foto: Michael Nystås