Kvanteteknologi åpner nye muligheter for å utvikle løsninger som tidligere ikke var mulig, blant annet innen områder som medisin, astronomi, forsvar og sikker kommunikasjon. Med 2025 som det internasjonale året for kvantevitenskap og teknologi, trapper SINTEF opp innsatsen for å sette Norge på verdenskartet innen kvanteteknologi.
Gjennom prosjektet QSENS skal forskere ved SINTEF Industri videreutvikle en avgjørende komponent i kvantesystemer; den superledende nanotråd enkeltfoton-detektoren (SNSPD). Dette er en type ekstremt følsom lyssensor som kan oppdage selv de aller minste lyspartiklene (fotoner).
Kvanteteknologi kan revolusjonere måten vi må og kan kryptere informasjonen vår (kvantekommunikasjon), hvilke problemer vi kan finne løsning på (kvantedatamaskin) og hvor små signaler vi kan detektere (kvantesensorer).
SNSPDer kan brukes direkte som sensorer, men også inngå som en komponent i kvantekommunikasjonssystemer og kvantedatamaskiner. De har mange fordeler sammenlignet med andre detektorer, men de har én ulempe: de virker bare ved svært lave temperaturer.
Prosjektet søker å løse dette ved å utvikle nye SNSPDer som kan operere ved høyere temperaturer. Dette vil redusere behovet for kostbare og energikrevende kjølesystemer, og dermed gjøre teknologien mer tilgjengelig og skalerbar.
– Å forbedre disse sensorene er en flerfaglig utfordring. Ved hjelp av avansert fabrikasjon, karakterisering, beregninger, optimalisering av materialegenskapene og detektordesign skal vi sikre at SNSPDene fungerer stabilt også ved høyere temperaturer, sier Espen Sagvolden, prosjektleder i QSENS.
Avgjørende superledende materialer
Superledende materialer, som niobnitrid (NbN) og niobtitannitrid (NbTiN), er avgjørende i sensorer som SNSPD. Slike materialer kan lede elektrisk strøm uten motstand når de kjøles ned. SINTEFs forskere vil bruke sin kompetanse innen materialfysikk og nanoteknologi for å forbedre egenskapene til disse materialene.
– Å øke temperaturområdet for SNSPDer åpner dører for mye videre anvendelser av kvanteteknologier, for eksempel innen kommunikasjon og sensorer, sier Sagvolden.
Frem til nå har Norge hatt begrenset forskning på kvantesensorer og kritiske komponenter som SNSPD. Ved å bygge videre på SINTEFs ekspertise innen materialvitenskap, superledning og sensorteknologi, vil prosjektet bidra til å legge grunnlaget for en robust forskning og utvikling av kvantesensorer, og for fremtidig industrielt samarbeid som kan løfte Norge tydeligere frem på det internasjonale kvantekartet.
