Quantentechnologien: Neue Einblicke in supraleitende Vorgänge

Messaufbau zur Charakterisierung von Nanobrücken in einem Kryostaten © Martin Wolff Die Entwicklung eines Quantencomputers, der Probleme lösen kann, die klassische Computer nur mit großem Aufwand oder gar nicht meistern - das ist das Ziel, dem derzeit immer mehr Forscherteams auf der ganzen Welt hinterhereifern. Der Grund: Quanteneffekte, die der Welt der kleinsten Teilchen und Strukturen entspringen, ermöglichen viele neue technologische Anwendungen. Als vielversprechende Bauteile, um Quantencomputer zu realisieren, gelten sogenannte Supraleiter, die Informationen und Signale nach den Gesetzten der Quantenmechanik verarbeiten. Ein Knackpunkt supraleitender Nanostrukturen ist jedoch, dass sie nur bei sehr niedrigen Temperaturen funktionieren und daher nur schwer in praktische Anwendungen zu bringen sind. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und des Forschungszentrums Jülich haben jetzt erstmals eine sogenannte Energiequantisierung in Nanodrähten aus Hochtemperatur-Supraleitern nachgewiesen - Supraleitern, bei denen diejenige Temperatur erhöht ist, unterhalb derer quantenmechanische Effekte vorherrschen. Der supraleitende Nanodraht nimmt dann nur noch ausgewählte Energiezustände an, die zur Kodierung von Informationen genutzt werden könnten. In den Hochtemperatur-Supraleitern beobachteten die Forscher außerdem erstmals die Aufnahme eines einzelnen Photons, eines Lichtteilchens, das der Informationsübertragung dient.