Der Physiker Tilman Pfau von der Uni Stuttgart schafft in seinem Laserlabor die Grundlage für miniaturisierte Messgeräte.

August 28, 2014 /

Quantum physics meets industry

Article by Christian J. Meier, Stuttgart Zeitung online, 27.08.2014
[Bild: Heinz Heiss]

Stuttgart – Mit Quantenphysik hatte Norbert Frühauf bis vor zwei Jahren nichts am Hut. Das Metier des Elektroingenieurs sind neue Arten von Flachbildschirmen, die in zehn Jahren an Wohnzimmerwänden hängen, auf Büroschreibtischen stehen oder in Handtellern liegen sollen. Technische Umwälzungen plant Frühaufs Team auf dem Vaihinger Campus der Uni Stuttgart eher nicht.

Frühauf bekommt sein Forschungsgeld zu einem Großteil von der Industrie, und die investiert nicht in vage Zukunftsversprechen. Keine Sekunde Gedankenarbeit würde der energische Entwickler für etwas „Bizarres“ oder „Spukhaftes“ verschwenden. Doch genau so charakterisieren Physiker die Quantenphysik. Was hat die so fremde Welt der Atome, Elektronen und Lichtteilchen, dass sie Techniker wie Frühauf immer mehr in ihren Bann zieht?

Solche Quantenobjekte liefern ein Exklusivrecht auf faszinierende Effekte, die die herkömmliche Physik nicht auf Lager hat. Die Phänomene versprechen superschnelle Computer, abhörsichere Kommunikation und hyperfeine Sensoren….

….Mehr Sicherheit könnte auch der virtuelle Datenspeicher im Internet, die Cloud, durch Photonen gewinnen. Derzeit tragen Bits entweder den Wert „0“ oder den Wert „1“. Ein Photon hingegen kann jedoch beide Werte gleichzeitig speichern, es transportiert ein sogenanntes „Qubit“. Es könnte diese Qubits per Glasfaser an einen Quantencomputer liefern. Das ist ein noch hypothetischer Rechner, der Tausende von Qubits simultan verarbeiten kann. Er könnte simultan eine Unzahl von Lösungsmöglichkeiten für eine Aufgabe testen und im Handumdrehen zur Lösung gelangen…..

…Weil Qubits sehr empfindlich sind, gibt es noch keine Computer, die mit vielen Qubits arbeiten. Doch durch Nanotechnologie lassen sich robuste Qubits herstellen. Tilman Pfaus Kollege Jörg Wrachtrup pflanzt die Qubits beispielsweise in winzige Diamanten ein. Dort besteht das Qubit im Wesentlichen aus einem Loch im Kohlenstoffgitter des Diamanten, in dem sich ein Elektron befindet. „Der Diamant schirmt das Qubit von der Umwelt ab“, sagt Wrachtrup. Physiker von der Technischen Uni Wien haben sich nun ein Design überlegt, auf dessen Basis sich die Diamant-Qubits leicht verschalten lassen und das sich miniaturisieren und mit Massenfertigungsverfahren herstellen lässt. Eine Firma entwickelt auf der Grundlage von Wrachtrups Forschung einen Prototyp. Das Qubit im Diamanten kann nämlich höchstpräzisen Magnetfeldsensoren dienen.