»Den interne proces var ekstrem. Vild og blodig«

Det var i 2003, de målte det første gang.

Peter Lodahl var en del af en forskergruppe på Twente University i Holland, som forsøgte at lave nanostrukturer, der kunne kontrollere udsendelsen af lys (fotoner). Nu viste målingerne i laboratoriet, at de havde fat i den lange ende.

Hvorfor opdagelsen var epokegørende, vender vi tilbage til. Lad os i første omgang fokusere på, at Peter Lodahl – på det tidspunkt kun 31 år gammel – stod umiddelbart foran et videnskabeligt gennembrud, der ville sende hans navn i Nature og gøre hans arbejde kendt verden over (i kvantemekaniske kredse, i hvert fald).

»Man præsenterede sine resultater internt på gruppemøder – og hele den interne proces i gruppen var ekstrem. Vild og blodig. Vores resultat var noget, feltet havde ventet på, og jeg vidste med det samme, at vi havde målt det. Men der gik et år, før artiklen blev publiceret, hvor vi i den grad var djævlens advokater og var ekstremt barske over for hinanden. Når man er relativt ung, som jeg var, kan det virke overvældende at blive skudt på i den grad,« siger Peter Lodahl.

»Det er det, gode videnskabsfolk gør. De forsøger hele tiden at skyde sig selv ned, at skyde videnskaben ned«

Vi sidder på hans kontor på Niels Bohr Institutet, hvor han leder KU’s Quantan Photonics-enhed. I dag har Lodahl flere videnskabelige gennembrud på cv’et. Hans felt – kvantemekanikken – er inde i en rivende udvikling, som pludselig har gjort det realistisk at snakke om kvantecomputere, som kan udføre komplicerede kvantemekaniske beregninger, vores nuværende supercomputere ikke kan klare. Peter Lodahls kvanteoptik-teknologi er verdensførende, og hans arbejde inden for feltet har netop indbragt ham EliteForsk-prisen.

Og når han ser tilbage, står det interne rivegilde i Holland som en af de centrale lektier, han har lært om at bedrive god videnskab.

»Vi blev i den grad klædt på. Når vi var ude og præsentere resultatet til konferencer, var vi fuldstændigt urørlige, fordi vi havde været det hele igennem. Det gav mig en forståelse af, hvilke krav du skal stille til dig selv, hvilken nidkærhed, der er påkrævet, hvis du vil genere virkelig top notch videnskab«.

»Fjollede Mickey Mouse-eksperimenter«

For Peter Lodahl startede det hele, som for så mange andre videnskabsmænd, med en basal undren.

Hans far, en læge, holdt af at snakke om naturen og universet og stille sin søn spørgsmål som: ”Hvor stort er universet?” og ”Hvad er uendelighed?”. Og da han var teenager, tog hans mor, en folkeskolelærer, ham med til populærvidenskabelige foredrag om astronomi.

»Der tænkte jeg: ’Wow, det her er stort og spændende og udfordrende’. Og så begyndte jeg at læse populærvidenskabelige bøger. Jeg ville vide: Hvad er kvantemekanik? Hvad er relativitetsteori? Det blev en udfordring at forstå noget, som er så komplet og fundamentalt anderledes end det, man kan se.«

Gymnasiets fysikundervisning blev en skuffelse, fordi den ikke gav ham svar på spørgsmålene, men i stedet fortabte sig i »fjollede Mickey Mouse-eksperimenter, som ikke havde meget med moderne fysik at gøre.« Andre ville måske have tabt interessen efter tre års utilfredsstillende fysikundervisning. Peter Lodahl søgte ind på Fysik på Aarhus Universitet.

»Jeg kan huske den dag, jeg regnede det ud – den totalt vilde oplevelse, det var på alle måder.«

»Da jeg begyndte at læse fysik, skete der noget HELT andet. Ikke at jeg forstod det hele – jeg kommer aldrig til at forstå det hele – men jeg begyndte at forstå: hvad er det for et komplekst håndværk, jeg skal lære? Hvad er det, jeg skal klædes på med?«

Peter Lodahl indså, at han var nødt til at fatte klassisk fysik, fx Newtons teorier, en hel del bedre, inden han for alvor kunne begive sig ud i den moderne fysik og kvantemekanikken.

»Jeg kan godt lide et rigtig stort projekt. Så at se en stor verden åbne sig foran én og indse, at den er umådeligt udfordrende, og der skal virkelig kløes på – det tiltalte mig.«

Da han blev hooked

Det var ikke sådan, at Peter Lodahl vidste, hvad han skulle bruge fysikken til. Han havde en vag forestilling om måske at komme til at arbejde i en virksomhed eller undervise på et gymnasium, men egentlig slugte han bare bøger. Indtil han nåede til specialet.

»Der skete noget afgørende, da jeg begyndte på specialet. Når man studerer fysik, læser man bøger, fylder viden på og forsøger at forstå en hel masse. Men når man forsker, er det lige pludselig en kæmpe ukendt verden, der åbner sig, og som man skal begive sig ind i på eventyr. For mig skete det allerede med mit speciale, og dér blev jeg hooked. Det var den vej, jeg skulle gå.«

»Jeg har ofte haft det sådan, at jeg ikke troede, jeg kunne noget og var god nok«

Det skadede ikke på motivationen, at han hurtigt kom i kontakt med nogle af de absolutte topfolk inden for det felt, som interesserede ham mest.

»Allerede ved mit speciale hos Eugene Polzik i Aarhus kom der gæster på besøg, som var i den absolutte verdenselite inden for kvanteoptik. Det at kunne snakke med dem … Og at de ikke syntes, man bare var en eller anden lille, fjollet bondeknold …«

Peter Lodahl stopper op et øjeblik.

»Tænk, hvis du spiller fodbold. Så går du ikke bare lige hen og banker Ronaldo på ryggen og forventer, at han tager dig seriøst som fodboldspiller. Der har vi i videnskaben en nærhed, som er drevet af vores søgen efter viden. Har du en viden at byde ind med, er der ikke et forkromet hierarki i vejen. Jeg synes, det var ekstremt spændende at opdage, at hvis man knoklede, blev man faktisk eksperten på et område. Et lille bitte område, men det var dig, der var eksperten. Og du kunne skrive artikler, som blev læst – og folk kom til foredrag og lyttede til dig.«

Heureka!

Det var kvantefysikken, der havde fanget Peter Lodahl – eller mere specifikt den eksperimentelle kvanteoptik.

Hvis du som undertegnede ikke er voldsomt velbevandret i den slags, så kommer her en kort forklaring for dummies: Kvantefysikken undersøger et stofs egenskaber helt nede på atomart niveau. Her gælder andre regler end i den mekaniske fysik; for eksempel kan et atom eller en foton være to forskellige steder samtidig. I kvanteoptikken kigger man på kvantemekaniske vekselvirkninger mellem atomer og lys. Og man kan, som Peter Lodahl gør, studere og kontrollere udsendelsen af lysets mest fundamentale bestanddel: en foton

»Det har været kendt teori i 80-100 år. Men inden for de sidste 30 år er der sket noget. Det er blevet hverdag i vores laboratorier, at vi studerer kvantemekaniske systemer,« siger Peter Lodahl, som blev tiltrukket af feltets vekslen mellem hardcore abstrakt teori og konkrete eksperimenter.

Peter Lodahl i laboratoriet: »Det er vigtigt for os i forskningsgruppen, at det hele bunder i en fundamental glæde og begejstring ved fysik. Helt generelt. Jeg synes bare, fysik er hamrende spændende«

Og undervejs i arbejdet med specialet indtraf det så: Hans heureka-øjeblik.

»Vi havde målt på et nyt system, nogle kvantemekaniske støjspektre, og vi forstod ikke resultatet. Tingene opførte sig ikke, som de skulle. Vi tænkte og tænkte og begyndte at regne på det. Og jeg kan huske den dag, jeg regnede det ud – den totalt vilde oplevelse, det var på alle måder. Dels fordi vi endelig forstod resultatet af forsøget. Men også rent konceptuelt: Jeg har siddet her med et stykke papir og skrevet ligninger op, og jeg har samtidig stået nede i laboratoriet og skruet på nogle spejle i en kompleks opstilling og generet et resultat. Og de to ting passer sgu! Det er vildt, at du med abstrakte, komplekse matematiske formler kan beskrive helt ned i detaljen, hvad der sker i sådan et avanceret kvantemekanisk eksperiment. Og så var det nyt, noget, vi forstod for første gang. Jeg fik en total lykkefølelse.«

Usikkerheden som drivkraft

På trods af heureka-oplevelsen var det ikke sådan, at Peter Lodahl nu gik rundt på Aarhus Universitet og følte sig som en satans karl og superforsker in spe.

»Jeg har ofte haft det sådan, at jeg ikke troede, jeg kunne noget og var god nok. Avanceret fysik er et kæmpe univers med nogle meget kompetetive miljøer, og når man kommer som en lille nyudklækket gymnasiedreng, kan man godt blive overvældet. Her er jeg ikke den type, der med stor selvtillid siger: ’Jeg er bare god. Jeg går hele vejen’. Sådan har det overhovedet ikke været. Det har mere været: ’Uha, lad mig se, om jeg kan finde mig en vej ind i det her’.«

Men ’ind i det’ skulle han.

»Efter specialet stod det helt klart for mig, at jeg ikke havde noget valg. Jeg synes, det var så hamrende spændende, at jeg var nødt til at lave ph.d., for jeg kunne ikke slippe det. Og sådan har det været hele vejen. Skulle jeg gå forskervejen efter ph.d’en? Ja, for jeg skulle lige se, hvad der var om det næste hjørne.«

Vidste du, at du var god på det tidspunkt?

»Det er slet ikke sådan, man tænker. Tværtimod. Man har en usikkerhed, der driver én fremad. ’Her kommer vi med ny viden, vi har arbejdet længe på. Hvordan bliver det opfattet i det store community? Skyder de det ned? Har vi overset noget’? Der er en indre uro i videnskaben, fordi vi ligger vores hjerteblod ud til videnskabelig beskuelse eller granskning. Jeg tror, det er en vigtig drivkraft.«

Læs mere:

Fotonkanonen

Peter Lodahl sammenligner tit forskningsprocessen med sportsverden.

»Hvis du skal være rigtig god til at svømme, skal du dels være flittig og træne tre gange om dagen og have et umådeligt drive, men du skal også have en ekstrem selvkritik. Du skal ikke sige: ’Åh, jeg er da skide god’. Du skal hele tiden sige: ’Jeg kan blive bedre, jeg kan blive bedre, jeg kan blive bedre. Jeg kan fintune min teknik’. Hvis du er fodboldspiller, så tager du den ekstra halve time og står og træner frispark. Hvis du er fysiker, så tænker du dit argument igennem én gang til. Jeg har set mange, som er lidt for selvfede eller selvtillidsfulde, og det er ofte ikke dem, som lykkes, fordi de mangler selvkritik.«

Holland

Fra ph.d. på Niels Bohr rejste Peter Lodahl til en stilling som postdoc på Caltech i USA. Og fra Caltech til skydeteltet med intern kritik på Twente University.

»Det er det, gode videnskabsfolk gør. De forsøger hele tiden at skyde sig selv ned, at skyde videnskaben ned. Og så længe teorien står, så står den, og så går man videre. Den videnskabelige metode, tror jeg, er ekstremt sund,« siger han og tilføjer, at metoden godt kan praktiseres mindre barskt, end han oplevede på Twente University.

Omhyggelighed og intern kritik var ikke det eneste, han lærte i Holland.

»Det var vigtigt for mig at blive taget ind af professoren og få at vide: ’Ved du hvad, kammerat? Du skal det hele. Du får så mange opgaver, du overhovedet kan magte. Der er ingen opgaver, der er for store eller små’. Det har man ikke stor tradition for i forskningsgrupper generelt. Der bliver postdoc’en sat til at gøre et eller andet helt specifikt. Men jeg blev virkelig taget med ind i maskinrummet.«

»Der kan være folk i gruppen, der siger: ’Men det er jo mit område’ […]. Så må man bare må gå ind og forklare, at der ikke findes ejerskab over noget som helst. For ellers har vi ikke fælles vision.«

Efterhånden udviklede opholdet i Twente sig også til en masterclass i, hvordan man leder en forskningsgruppe.

»Jeg forstod, at det at være en succesfuld videnskabsmand og køre en succesfuld videnskabsgruppe, er meget mere end bare at kunne sidde at regne noget ud og være mega-nørd. Det handler om at få alle os nørder til at spille sammen og trække i samme retning. Vi er så afhængige af hinanden, hvis vi virkelig skal rykke fremad. Men hvordan skaber du en gruppe med fælles identitet, engagement og begejstring? Hvordan får du de her små potentielle konger, som har egoer og er i hård intern konkurrence, til at spille sammen? Det er en kæmpe – og spændende – opgave.«

Det er også en opgave, der kræver, at der bliver skåret igennem:

»Der kan være folk i gruppen, der siger: ’Men det er jo mit område’ og vil have ejerskab over et eller andet. Men så må man bare må gå ind og forklare, at der ikke findes ejerskab over noget som helst. For ellers har vi ikke fælles vision.«

Fra DTU til KU

Efter tre år i Twente følte Peter Lodahl sig nogenlunde fornuftigt klædt på – både videnskabeligt og ledelsesmæssigt – til at starte sin egen forskningsgruppe.

»Jeg vidste helt præcist videnskabeligt, hvad jeg gerne ville, men ikke hvor og hvordan. Det var udfordringen,« siger han.

DTU havde en plads (og en laser, en kryostat, et optisk bord og en professor, der kunne se potentialet i Peter Lodahls projekt) – så Peter Lodahl rejste til Lyngby, hvor han fra 2005 til 2011 opbyggede en succesfuld forskningsgruppe på instituttet DTU Fotonik.

»Det gik godt og var den helt rigtige start for gruppen, men i takt med at vi voksede, blev det mere og mere klart, at vi ikke følte os fuldstændigt hjemme. På DTU blev vi set som grundforskere, og det var ikke nødvendigvis positivt ment. Jeg syntes som årene gik, at vi ikke helt fik den indflydelse, vi fortjente. Så da Københavns Universitet kom med et tilbud, var der ikke lang betænkningstid.«

»Du kan jo ikke bare lige lave innovation. […] Teknologien skal være tilstrækkeligt udviklet til, at det giver mening.«

Og sådan endte Peter Lodahls gruppe på Niels Bohr Institutet. Flytningen har vist sig at falde sammen med en rivende udvikling inden for kvantemekanikken. Når det gælder Peter Lodahls område, kvanteoptikken, er hans gruppe helt fremme i verdenseliten. Det er blandt andet lykkedes dem at fremstille det, de kalder en fotonkanon – eller en ’en-foton-lyskilde’ – som har en uhørt høj effektivitet (læs mere om fotonkanonen her).

»Det vil ikke betyde, at du kan erstatte den dér med en kvantecomputer,« siger han og peger på min laptop. »Men man vil kunne forestille sig en quantum cloud, som man kan sende en regneopgave til. Det kunne være et molekyle, som er svært at regne på, fordi det er kvantemekanisk – så gør du det med fotoner i vores tilfælde. Det kalder vi en kvantesimulator.«

Dermed er vejen ved at være banet for at løse nogle meget komplicerede regneopgaver, som nutidens supercomputere ikke kan klare.

»Det er simpelthen nogle problemer i fremtiden, som man ikke kan løse, fordi det vil tage for lang tid at løse dem. Dér er det virkelig, at kvanteteknologien vil kunne gøre en forskel,« siger Peter Lodahl.

Det er en udvikling, der også har åbnet endnu en ny verden for Peter Lodahl. For med fotonkanonen har han og hans makker på Niels Bohr, lektor Søren Stobbe, fremstillet en optisk chip, folk (det vil især sige forskningslaboratorier) gerne vil købe. Så de har taget flere patenter, etableret kontakt med venture-kapitalister og startet et firma, der skal fremstille og sælge en-foton-lyskilder.

Peter Lodahls fotonkanon – eller rettere overfladen af den fotoniske chip, som gør det muligt med en laserstråle at anslå én elektron, der derefter udsender én foton ad gangen. Foto: Ola Jakup Joensen, Niels Bohr Institutet

Han kalder processen »spændende og kreativ« – og i den optik kan Peter Lodahl godt ligne poster boy for det seneste årtis forskningspolitiske mantraer om erhvervsrettet forskning og innovation. Men det er ikke det billede, han har af sig selv. Hjertet ligger i grundforskningen, og det – mener han – gør innovationen også:

»Du kan jo ikke bare lige lave innovation. Og du kan ikke komme med et politisk pres og sige: ‘Peter, innovér’. Teknologien skal være tilstrækkeligt udviklet til, at det giver mening. Det er kun os som forskere, der kan sige, hvornår vi er modne til det. Og det er så det, vi er nu i vores gruppe.«

Redningen

Han siger det til allersidst, mens vi næsten er på vej ud af døren.

Vi har snakket om EliteForsk-prisen, som han modtog for en måned siden og bestemt er meget glad for.

»Men dét, der virkelig var stort og vigtigt for mig, var da vi sidste år fik et ERC Advanced Grant. Ikke kun på grund af anerkendelsen, men også fordi det rent faktisk har været med til at sikre gruppens overlevelse.«

Sagen er nemlig, at Peter Lodahl – trods næste uafbrudt videnskabelig succes – har haft svært ved at skaffe midler de sidste tre-fire år.

»Der er en indre uro i videnskaben, fordi vi ligger vores hjerteblod ud til videnskabelig beskuelse eller granskning. Jeg tror, det er en vigtig drivkraft«

»Vi er blevet dyrere og dyrere, fordi tingene er blevet mere og mere komplekse. Da jeg kom som ny, gik det fint med at blive etableret og få penge, men når du har været 10 år i systemet, så har Forskningsrådet altså set dine ansøgninger en hel del gange.«

ERC Granted gav Lodahls gruppe 18,6 millioner til grundforskning. Truslen er afværget, og Peter Lodahl kan kaste sig over de ting, der tænder ham mest:

»Vi har gang i en hel række grundforskningsprojekter, hvor der af masser fysik og udfordringer, der skal løses. Vi skal undersøge forskellige typer kvantefunktionalitet og kvante-gates, og der er vi 11 år tilbage i tiden igen. Spin off-aktiviteterne – for eksempel fotonkanonen – vil det i stor udstrækning være andre folk, der kommer til at køre. Og det er sådan innovation bør virke i min optik: At det bygger på en tung grundvidenskabelig forskningsaktivitet på allerhøjeste niveau, hvor det eneste krav er kvalitet.«

dennis.christiansen@adm.ku.dk