Vores mission er at fremme forskning og uddannelse inden for kvantematematik. Centrets medarbejdere forsker inden for matematik med relation til kvanteteori, som dækker både det teoretiske grundlag samt forskellige anvendelser heraf, for eksempel inden for kvantecomputere og kvante-software. Center for Kvantematematik (QM) er en del af Institut for Matematik og Datalogi ved Syddansk Universitet (SDU). Centeret blev etableret i 2019.
Hos QM arbejder forskere i grænsefladen mellem matematik og kvantevidenskab, hvor de udvikler både den fundamentale teori og applikationer med direkte relevans for kvantecomputere og kvantesoftware. Selvom kvantecomputere hurtigt er ved at blive en realitet og forventes at revolutionere teknologien på tværs af alle sektorer, er der stadig store huller i vores teoretiske forståelse. For fuldt ud at udnytte potentialet i kvanteteknologier kræves dybere indsigt i universets kvantestruktur – og den indsigt skal være funderet i stringent matematik.
Center for Kvantematematik med Professor Jørgen Ellegaard Andersen i spidsen står her i en unik position både pga. samlede teoretiske ballast, stort internationalt netværk og pga. exellent funding i form af både en af de største europæiske forskningsbevillinger og en af de største amerikanske forskningsbevillinger på samme tid, som giver et stort momentum.
Organisation
Centre for Quantum Mathematics er en del af sektionen på Institut for Matematik og Datalogi.
Vi er tilknyttet Danish Institute for Advanced Study, idet centerleder Jørgen Ellegaard Andersen er udnævnt til DIAS Chair i KvanteÂmatematik.
Forskningsprojekter
QM er involveret i en række forskningsprojekter finansieret af både danske, europæiske og amerikanske – private såvel som offentlige – fonde.
Quantum Centre of Excellence (QEX)
Ansvarlig forsker: Jørgen Ellegaard Andersen
Periode: 2025–2029
Bevilling: €10 mio.
Projektdetaljer
QM fungerer som videnskabelig leder af QEX, med administrativ koordinering varetaget af Quantum Delta NL (QDNL). Konsortiet omfatter partnere fra Danmark, Holland, Tyskland, Spanien og Irland.
Bevillingen på €10 mio. finansieres med 50 % fra EU Horizon / EuroHPC Joint Undertaking og 50 % fra DeiC. En tredjedel af midlerne er allokeret til Danmark og involverer Københavns Universitet (KU), Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Syddansk Universitet (SDU/QM). QM fungerer desuden som national dansk koordinator.
Beskrivelse
QEX er et europæisk kvante‑center of excellence med det formål at styrke Europas førerposition inden for kvanteteknologier. Centret fremmer banebrydende forskning, innovation og anvendelser inden for kvanteÂcomputing, herunder grundlæggende teori, kvanteÂsoftware, algoritmer og konkrete industrielle anvendelser.
Links
Recursive and Exact New Quantum Theory (ReNewQuantum)
Ansvarlig forsker: Jørgen Ellegaard Andersen
Periode: 2023–2029
Bevilling: €10 mio.
Projektdetaljer
Projektet er støttet af et ERC Synergy Grant og gennemføres i samarbejde med:
- Maxim Kontsevich (Institut des Hautes Études Scientifiques)
- Marcos Mariño (University of Geneva)
- Bertrand Eynard (Institut de Physique Théorique, CEA Saclay)
Beskrivelse
Recursive and Exact New Quantum Theory bygger på avancerede geometriske og topologiske konstruktioner. Projektets PI’er udvikler en ny tilgang til kvanteteori, der giver eksplicitte rekursive metoder til effektiv beregning af kvantekorrektioner i alle ordener og opnår eksakte resultater ved at medtage alle ikke‑perturbative bidrag.
Link
New Structures in Low‑Dimensional Topology
Ansvarlig forsker:: Jørgen Ellegaard Andersen
Periode: 2023–2029
Bevilling: USD 12 mio.
Projektdetaljer
Projektet er finansieret af et Simons Foundation Collaboration Grant og involverer forskere fra bl.a. Princeton, Harvard, Stanford, Caltech, MIT, UCLA, Columbia University, Universität Zürich og USC.
”At SDU har en matematiker af dette kaliber, som samtidig kan opnå både den største og mest prestigefyldte bevilling i Europa og i USA, er i sandhed verdensklasse og et tydeligt udtryk for forskningsmæssig topkvalitet.”
– Jens Ringsmose, rektor, Syddansk Universitet
Beskrivelse
Projektet undersøger nye strukturer i lav‑dimensionel topologi og deres dybe forbindelser til kvantefeltteori, repræsentationsteori og matematisk fysik. Det udvikler nye teoretiske rammer med betydning for både fundamentalmÂatematik og kvantefysik.
Links
/en/forskning/qm/news/simons-foundation
Topological Photonic Quantum Computing and its Applications (TopQC2X)
Ansvarlig forsker: Jørgen Ellegaard Andersen
Partnere: SDU, DTU
Periode: 2023–2029
Bevilling: 23,7 mio. DKK
Projektdetaljer
Innovationsfonden har her investeret i projektet TopQC2X som fokuserer på udviklingen af en topologisk fejltolerant kvantecomputer.
SDU leder den teoretiske forskning, mens DTU står for udviklingen af eksperimentelt hardware med fokus på topologisk fotonisk kvanteÂcomputing og dets anvendelser.
Beskrivelse
Visionen for TopQC2X er at realisere en skalerbar, universel og fejltolerant topologisk kvantecomputer med dokumenteret kvanteÂfordel i løsningen af virkelige problemstillinger.
Links
/en/forskning/qm/topqc2x
/en/forskning/qm/news/topqc2x
Mathematics of the Topological Open String
VILLUM Investigator: Vivek Shende (PI)
Periode: 2021–2027
Bevilling: 25 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet udvikler grundlæggende matematik inspireret af topologisk strengteori, særligt den topologiske åbne streng. Det befinder sig i krydsfeltet mellem geometri, topologi og teoretisk fysik.
Links
/en/forskning/qm/news/villum_investigator
The Quantum Geometry of Dynamical Systems
VILLUM Ascending Investigator: Fabian Haiden (PI)
Periode: 2026–2030
Bevilling: 18,2 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet adresserer fundamentale udfordringer i matematik og teoretisk fysik ved at kombinere kvantegeometri og dynamiske systemer. Det kobler også til anvendte problemstillinger såsom elektrontransport i materialer med relevans for energieffektive teknologier samt udforsker dybe strukturer i rummet, herunder sort‑huls‑entropi.
Links
/en/forskning/qm/news/faibian-haiden-villum-fond-bevilling-2026
/da/om-sdu/fakulteterne/naturvidenskab/nyheder-2026/haiden-villum-ascending
New Invariants in Low‑Dimensional Topology via Quantum Field Theory
VILLUM Young Investigator: Du Pei (PI)
Periode: 2022–2027
Bevilling: 6 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet styrker forbindelsen mellem geometri og fysik ved at studere tre‑ og firedimensionale rum ved hjælp af kvantefeltteori og strengteori. Projektet udvikler nye matematiske varianter og værktøjer og bidrager samtidig med ny indsigt i kvantefaser af stof, strengteori, kvantegravitation og kvantecomputing.
Links
/en/forskning/qm/news/du-pei
Thermodynamics of Strongly Coupled Quantum Field Theories
VILLUM Young Investigator: Matthias Wilhelm (PI)
Beskrivelse
Bevillingen er formelt tilknyttet ved Københavns Universitet og gennemføres ved SDU via en samarbejdsaftale. Projektet udvikler nye teoretiske metoder til at forstå termodynamikken i stærkt koblede kvantefeltteorier med fokus på kvark‑gluon‑plasmaet og dets overgang til almindeligt stof i det tidlige univers. Da den underliggende teori, kvantekromodynamik, ikke kan analyseres med traditionelle metoder, sigter projektet mod at udvikle nye værktøjer til at studere disse ekstreme materietilstande.
Global Categorical Symmetries and Phases of Quantum Matter
VILLUM Young Investigator: Apoorv Tiwari (PI)
Periode: 2023–2028
Bevilling: 8,9 mio. DKK
Beskrivelse
Symmetri spiller en afgørende rolle i kvanteverdenen. I de senere år har der fundet et paradigmeskifte sted i forståelsen af symmetri, hvilket har afsløret nye og meget generelle former for symmetri, der kaldes globale kategoriske symmetrier. Dette projekt har til formål at uddybe forståelsen af symmetri i kvantesystemer og undersøge dens betydning for kvantematerie. Bevillingen skal finansiere to ph.d.-studerende og en postdoc.
The DNRF Chair
Ansvarlig forsker: Vivek Shende
Periode: 2021–2024
Bevilling: 8 mio. DKK
Beskrivelse
DNRF Chair-bevillingen fra Danmarks Grundforskningsfond støtter etableringen af et internationalt forskningsmiljø omkring banebrydende matematik i grænsefladen mellem matematik og fysik.
Link
Applications of Knot Invariants / Microlocal Sheaf Theory in Macromolecular Folding / Topological Data Analysis Applicable to Biomedicine
Novo Nordisk Foundation Starting Package: Vivek Shende (PI)
Periode: 2021–2025
Bevilling: 6 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet anvender topologiske invarianter og mikrolokal skafteori på problemstillinger inden for makromolekylær foldning og topologisk dataanalyse med relevans for biomedicin.
CLUSTEC
EU‑Horizon‑Digital‑Emerging bevilling: Jørgen Ellegaard Andersen (PI)
Periode: 2022–2026
Bevilling: 2.994.544 EUR
Beskrivelse
QM samarbejder med DTU og flere førende institutioner i det EU‑finansierede CLUSTEC‑projekt. Projektet kombinerer kvantematematik og fotoniske kvanteteknologier for at adressere centrale udfordringer inden for skalerbarhed og fejltolerante kvantearkitekturer og gennemføres af et internationalt europæisk konsortium med koordinering i Danmark.
Links
/en/forskning/qm/quantum-computing/clustec
QCI.DK – Danish Quantum Communication Infrastructure
EU Digital‑bevilling: Jørgen Ellegaard Andersen (PI)
Periode: 2023–2026
Bevilling: 3.003.206 EUR
Beskrivelse
QCI.DK etablerer den nationale danske infrastruktur for kvantekommunikation som en del af det europæiske initiativ European Quantum Communication Infrastructure. Infrastrukturen omfatter desuden en 200 km lang forbindelseslinje mellem Odense og København, som forbinder de tre deltagende universiteter SDU, DTU og Københavns Universitet via storbynetværket.
Link
/en/forskning/qm/quantum-computing/danish-qc-infrastructure
The Emergent Geometry of Categories
DFF Sapere Aude: Fabian Haiden (PI)
Periode: 2024–2028
Bevilling: 6 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet har til formål at udvikle et matematisk ”ordbogssystem” for en ny algebraisk struktur kaldet en kategori. Kategorier anvendes bl.a. i design af robuste programmeringssprog, til at udlede forudsigelser i fysiske teorier og til at forstå store sprogmodeller. Projektets mål er at udvikle de matematiske værktøjer, der er nødvendige for at besvare spørgsmål som: Hvad er oprindelsen af rum‑tid i fysikken? Hvordan kan vi visualisere, hvad der sker inde i et neuralt netværk?
Link
Leveraging Algebraic Geometry for High‑Precision Fundamental Physics
DFF Sapere Aude: Matthias Wilhelm (PI)
Periode: 2024–2028
Bevilling: 6 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet har til formål at udvide vores forståelse af grundlæggende fysik ved at udvikle ekstremt præcise teoretiske forudsigelser, som kan testes mod de mest avancerede eksperimenter. Ved at sammenholde teori og eksperiment med hidtil uset præcision søger projektet at identificere tegn på ny fysik hinsides Standardmodellen og den generelle relativitetsteori – særligt i data fra Large Hadron Collider og gravitationsbølgeobservationer af sorte huller og neutronstjerner.
Link
From Perturbative to Non‑Perturbative Quantum Field Theory by Cutting and Gluing
DFF Sapere Aude: Konstantin Wernli (PI)
Periode: 2024–2028
Bevilling: 6 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet har til formål at bygge bro mellem perturbative og ikke‑perturbative tilgange til kvantefelt-teori ved at udvikle en ny ramme for opdeling og sammenføjning af Feynman-grafer. Ved at undersøge denne sammenhæng på enkle rum‑tids‑byggesten har projektet til formål at uddybe forståelsen af kvanteinteraktioner og rum‑tidsstruktur på de mindste skalaer og dermed bane vejen for nye, teoretiske opdagelser.
Link
Quantum Programming Beyond the Circuit Model
DFF Sapere Aude: Robin Kaarsgaard Sales
Periode: 2026–2030
Bevilling: 6,2 mio. DKK
Beskrivelse
Kvantecomputing har potentiale til at transformere områder som cybersikkerhed, optimering og simulering af fysiske systemer. For at realisere dette kræves bedre programmeringssprog end de nuværende, som ofte minder om lavniveau‑sprog fra den tidlige klassiske datalogi og kræver dyb ekspertviden. Projektet har til formål at udvikle moderne kvanteprogrammeringssprog, som gør det muligt at udtrykke beregninger på et højt, konceptuelt niveau og dermed gøre kvantecomputing mere tilgængelig og effektiv.
Quantum Computing 2 Business (QC2B)
Principal Investigator: Jørgen Ellegaard Andersen
Periode: 2025–2027
Bevilling: 2,5 mio. DKK
Beskrivelse
QC2B forbinder avanceret kvanteforskning med konkrete behov i erhvervslivet og industrien. Projektet er en kvantekompetencebevilling finansieret af Danish e‑Infrastructure Consortium (DeiC).
Towards Improved Weather and Climate Predictions via Quantum Computing
DeiC – Quantum Postdoc Fellowship: Gard Olav Helle (PI)
Periode: 2024–2027
Bevilling: 3,2 mio. DKK
Beskrivelse
Projektet udvikler og tester kvantealgoritmer til vejr‑ og klimaprognoser i tæt samarbejde med eksperter fra Danmarks Meteorologiske Institut. Et centralt mål er at identificere numeriske metoder, der egner sig til kvantecomputere og at muliggøre simulering af lavvandede vandligninger, som er et centralt benchmark i vejrprognoser. Projektet undersøger også teoretiske tilgange baseret på Madelung‑transformationen, som omskriver væskedynamiske ligninger til en Schrödinger‑ligning.
Estimating Gaussian Expectation Problems with Gaussian Boson Samplers (GBS2EXP)
DeiC – Quantum Postdoc Fellowship: Olga Solodovnikova (PI)
Periode: 2024–2027
Bevilling: 2,2 mio. DKK
Beskrivelse
GBS2EXP har til formål at anvende Gaussian Boson-Samplers – selv for nuværende fejlbelagt kvanteenheder – til at estimere højdimentionale, gaussisk vægtede integraler mere effektivt end klassiske Monte Carlo metoder. Ved at udvikle algoritmer målrettet realistisk, tabsgivende GBS hardware sigter projektet mod at realisere den første erhvervsrelevante anvendelse af GBS hardware, der blandt andet kan få betydning inden for finansverdenen.
The Algorithms, Advantage and Applications of Gaussian Boson Sampling
DeiC – Quantum PhD Fellowship: Jørgen Ellegaard Andersen (PI)
Periode: 2025–2028
Bevilling: 2,7 mio. DKK
Beskrivelse
Gaussian Boson Sampling (GBS) er en fotonisk kvantecomputing‑tilgang, som kan løse Gaussiske forventningsproblemer mere effektivt end klassiske Monte Carlo‑metoder, og dermed er lovende i forhold til kortsigtet kvantefordel. Projektet har til formål at gøre GBS praktisk anvendelig ved at udvikle støjrobuste algoritmer, udvide GBS‑metoder til andre kvanteplatforme og demonstrere virkelige anvendelser på tværs af hardware – og dermed bygge bro mellem teori og praktisk kvanteteknologi.
Samarbejdspartnere
Vi samarbejder tæt med en række førende universiteter og forskningscentre verden over herunder særligt IHES, University of Geneva, Princeton, Harvard, Stanford, UC Berkeley, MIT, Caltech, UCLA, USC, Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Univerzita Palackého v Olomouci, Ruprecht‑Karls‑Universität Heidelberg, Q.ANT GmbH, Johannes Gutenberg‑Universität Mainz, Sorbonne Université samt Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA.
Derudover samarbejder centret tæt med SDU Climate Cluster.
ł§±čľ±˛Ô‑ołÜłŮ
Virksomheden Qpurpose samarbejder med en række akademiske og industrielle partnere med henblik på at teste avancerede kvantealgoritmer og kvantesoftware på topmoderne kvantehardware.
Qpurpose blev grundlagt af Jørgen Ellegaard Andersen i 2022.