Następnie rozpoczął naukę na Uniwersytecie Notre Dame, gdzie grał w tamtejszej drużynie Notre Dame Fighting Irish. W sezonie 2014/2015 rozegrał 33 mecze (13 zwycięstw, 16 porażek, 3 zwycięstwa po dogrywce), a także pomógł klubowi awansować do fazy play-off, w których zagrał we wszystkich 6 meczach. 6 marca 2015 roku, podczas pierwszego meczu tej fazy przeciwko UMass Minutemen (3:4 p.d.), Petersen ustanowił rekord 87 obronionych strzałów. Był jeden z najdłuższych meczów uniwersyteckich w hokeju na lodzie (5 dogrywek). Klub ostatecznie awansował do ćwierćfinału, w którym przegrał rywalizację 3:0 z Massachusetts-Lowell, a Petersen został wybrany do drużyny debiutantów i drużyny akademii Hockey EastNotre Dame hockey season ended by UMass-Lowell [data dostępu: 2015-03-16] [data dostępu: 2015-03-18] .
W sezonie 2015/2016 rozegrał wszystkie 37 meczów (19 zwycięstw, 11 porażek, 7 zwycięstw po dogrywce), a także otrzymał wyróżnienie Hockey East All-Star, został nominowany do nagrody Mike Richter Award, przeznaczonej dla najlepszego bramkarza w rozgrywkach NCAA Division I w hokeju na lodzie oraz został wybrany MVP swojego klubuPetersen named team MVP at annual Hockey Awards banquet [data dostępu: 2016-04-17] .