Quantenwelt

Empa-Forschende des "Nanotech@surfaces"-Labors haben ein weiteres fundamentales theoretisches Modell aus der Quantenphysik experimentell nachgebaut, das auf den Physik-Nobelpreisträger Werner Heisenberg zurückgeht. Grundlage für das erfolgreiche Experiment bildete eine Art "Quanten-Lego" aus winzigen Kohlenstoff-Molekülen, sogenannten Nanographenen. Diese synthetische "bottom-up" Methode ermöglicht vielseitige experimentelle Forschung an Quantentechnologien, die diesen einst zum Durchbruch verhelfen könnte.

Aus supraleitenden Schaltkreisen entstehen an der Technischen Universität (TU) Wien und am ISTA neuartige Quantensysteme, die viel besser kontrollier- und steuerbar sind als natürliche Quantensysteme, wie etwa Atome.

Quantentechnologien nutzen die ungewöhnlichen Eigenschaften der fundamentalen Bausteine der Materie. Sie versprechen Durchbrüche in der Kommunikation, der Rechenleistung, der Messtechnik und vieles mehr. Jedoch sind Quantenzustände fragil und deren Effekte schwer zu fassen. Entsprechend herausfordernd gestaltet sich die Forschung an realen Anwendungen. Empa-Forschenden und ihren Partnern ist nun ein Durchbruch gelungen: Sie konnten mit einer Art "Quanten-Lego" ein lange bekanntes theoretisches quantenphysikalisches Modell in einem synthetischen Material exakt nachbauen.

Seit Jahrzehnten wird über die Frage diskutiert, ob man das Verhalten von Quantenobjekten nicht vielleicht doch durch eine anschauliche Theorie beschreiben kann. 1985 wurde eine Möglichkeit vorgeschlagen, das zu messen – die sogenannte §Leggett-Garg-Ungleichung“. Jede Theorie, die ohne die merkwürdigen Überlagerungs-Zustände der Quantentheorie auskommt, muss dieser Ungleichung gehorchen. Die Quantentheorie hingegen verstösst gegen sie.