Quantenforschung: JKU Linz und Universität Cambridge vermelden „wesentlichen Durchbruch“

Online Redaktion, 27.01.2025 12:29

LINZ/CAMBRIDGE. Wie die JKU Linz am Montag mitteilt, sei bei einer Forschungskooperation zwischen der Universität Cambridge und Halbleiter-Physikern der Johannes Kepler Uni Linz ein wesentlicher Durchbruch im Bereich der Quanten-Netzwerke erzielt worden. Passend zum „Internationalen Quantenjahr 2025“.

Wissenschaftlern der JKU Semiconductor Physics Division rund um Armando Rastelli (l., im Bild mit Mitarbeiter Ailton Garcia Jr.) ist gemeinsam mit Kollegen an der Universität Cambridge ein Durchbruch im Quantenjahr gelungen. (Foto: JKU)

Im Wesentlichen konnten laut JKU stabilere Speicher für Quanteninformation erzielt werden – Halbleiter-Quantenpunkte könnten damit nun auch als Quantenknoten verwendet werden. Das ist eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung von Quantennetzwerken für die Quantenkommunikation und Quantencomputer.

Quantenpunkte finden zum Beispiel in Bildschirmen moderner TV-Geräte oder in der Medizin zur Markierung von Krebszellen Anwendung.

„Winzige Allrounder“

„Quantenpunkte sind quasi winzige Allrounder“, so Armando Rastelli von der JKU Semiconductor Physics Division. „Das Problem war bislang, dass Quantenpunkte nicht gut als Speicher von Quanteninformation verwendbar waren. Im Material der Quantenpunkte treten Störungen auf.“

Dadurch war es nicht möglich, robuste und „langdauernde“ Quantensysteme zu produzieren. „Dieses Defizit konnten wir überwinden, indem wir unkonventionelle und besonders rauscharme Quantenpunktstrukturen an der JKU hergestellt haben“, freut sich der JKU Forscher. Den Physiker aus Cambridge ist es mit den Proben aus der JKU gelungen, die natürlichen Kernspins (eine Eigenschaft von Atomkernen) innerhalb eines Quantenpunkts als Quantenregister zu nutzen.

Was kompliziert klingt, bedeutet im Endeffekt: Was bisher zu instabil war, konnte von den Forschenden so weit stabilisiert werden, dass circa 13.000 Kernspins als Quantenspeicher genutzt werden konnten.

Forschung wird fortgeführt

„Dieser Durchbruch verdeutlicht das Potenzial der Vielteilchenphysik, Quanten-Technologien zu revolutionieren. Unsere Ergebnisse sind ein entscheidender Schritt in Richtung der Zukunft der Quantenkommunikation und -informatik“, ist Rastelli zuversichtlich.

Das Ergebnis wurde im renommierten Fachmagazin „Nature Physics“ publiziert und soll mit den Kollegen aus Cambridge weiterentwickelt werden. Ein entsprechendes EU-Projekt ist genehmigt worden.