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Erfolgreiche Quantenphysik an der Universität Stuttgart

22.06.2011 - (idw) Universität Stuttgart

Von den Grundlagen zur Anwendung Die Quantenphysik an der Universität Stuttgart genießt international in der Fachwelt einen hervorragenden Ruf. Dies honorierte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) erneut und bewilligte im April 2011 die Einrichtung der DFG-Forschungsgruppe Diamond Materials and Quantum Application an der Uni Stuttgart. Bereits im Januar 2011 erhielten die beiden Physikprofessoren Tilman Pfau und Jörg Wrachtrup den begehrten ERC-Advanced Investigator Grant für erfahrene exzellente Forschende des Europäischen Forschungsrats. Der Forschungspreis ist mit jeweils 2,4 Millionen Euro dotiert und soll die Pionierforschung der beiden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Quantencomputer weiter voranbringen.

Die Quantenphysik wandelt sich zunehmend zum Forschungsfeld Quantentechnologie. Physiker können mittlerweile Materie maßschneidern und die Quantendynamik beeinflussen, was viele Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise in der Informationsverarbeitung oder Sensorik eröffnet. Prof. Jörg Wrachtrup vom 3. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart ist Sprecher der neuen DFG-Forschungsgruppe, die sich mit Diamant einem sehr vielversprechenden Quantenmaterial widmet. Die interdisziplinär besetzte Forschergruppe konzentriert sich vor allem darauf, wie Quanten-Diamanten zukünftig in der Quantenphotonik und Spintronik, aber auch in der Medizin genutzt werden könnten.
Wrachtrups Team gelingt es, mit einer einzelnen atomaren Fehlstelle in Diamant gleichzeitig elektrische und magnetische Felder zu messen. Mit dem Verfahren könnten die Physiker beispielsweise in Zukunft sowohl die magnetischen Momente der Kerne chemischer Verbindungen messen als auch die Ladungsverteilung von Elektronen in einzelnen Molekülen. Auch bei der Übertragung von Nervenimpulsen oder der Datenspeicherung auf USB-Sticks spielen kleine elektrische Felder eine Rolle. Der Nanosensor der Stuttgarter ist ungefähr so groß wie ein Atom. Damit können bereits elektrische Felder gemessen werden, die einem Bruchteil einer Elementarladung in einer Entfernung von 0,1 Mikrometern entsprechen. Die Elektronenspins der Diamantdefekte lassen sich auch nutzen, um bei Raumtemperatur Quantenzustände zu präparieren, die für die Informationsverarbeitung und -übertragung wichtig sind.

Prof. Tilman Pfau vom 5. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart arbeitet wie Wrachtrup ebenfalls daran, einen Quantencomputer mit hoher Rechenkapazität und äußerst sicherem Datentransfer zu entwickeln. Pfaus Ansatz ist es, Wechselwirkungen mit langer Reichweite in Quantengasen zu steuern. Zusammen mit seinem Team verwandelt er Lichtteilchen in Anregungen in atomaren Gasen durch effi-ziente Absorption. Die hoch angeregten Zustände können einander stark beeinflussen, bevor sie die Anregung wieder in Licht verwandeln. Die Kunst dabei ist es, diesen Prozess in möglichst reiner Form ablaufen zu lassen. Für grundlegende Untersuchungen verwenden die Physiker ultrakalte Atomwolken sowie für Raumtemperaturan-wendungen mikroskopische Dampfzellen.

Ansprechpartner: Prof. Tilman Pfau, Tel. 0711/685-64820, e-mail: t.pfau@physik.uni-stuttgart.de; Prof. Jörg Wrachtrup, Tel. 0711/685-65278, e-mail: wrachtrup@physik.uni-stuttgart.de
Text und Bild unter
http://www.uni-stuttgart.de/hkom/presseservice/mediendienst/11/tm4.html
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