Quantenphysik

ETH-Professor Klaus Ensslin leitete während 12 Jahren den Nationalen Forschungsschwerpunkt «Quantum Science and Technology». Ende Jahr läuft das Programm aus. Ein Gespräch über wissenschaftliche Durchbrüche und die Rolle der Schweiz in der Quantenforschung.

ETH-Forschern ist es erstmals gelungen, ein supraleitendes Bauteil aus Graphen zu bauen, das quantenkohärent und empfindlich gegenüber Magnetfeldern ist. Damit eröffnen sich für die Grundlagenforschung interessante neue Perspektiven.

Physikerinnen und Physiker der EPFL haben eine Formel entwickelt, um das seit langem bestehende Problem der Selbstwechselwirkung von Elektronen bei der Untersuchung von Polaronen – Quasiteilchen, die durch Elektron-Phonon-Wechselwirkungen in Materialien entstehen – zu lösen. Die Arbeit kann zu noch nie dagewesenen Berechnungen von Polaronen in grossen Systemen, systematischen Studien grosser Mengen von Materialien und Molekulardynamik über lange Zeiträume führen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der EPFL, des Max-Planck-Instituts für multidisziplinäre Wissenschaften und der Universität Göttingen ist es erstmals gelungen, Elektron-Photonen-Paare kontrolliert zu erzeugen, indem sie integrierte photonische Schaltungen auf einem Chip verwendeten. Mit einer neuen Technik konnten sie die beteiligten Teilchen präzise nachweisen. Die Ergebnisse der Studie erweitern den Werkzeugkasten der Quantentechnologie.

Eine Methode, die als Quantenschlüsselverteilung bekannt ist, verspricht seit langem eine Kommunikationssicherheit, die in der herkömmlichen Kryptographie nicht möglich ist. Ein internationales Team von Wissenschaftlern, darunter auch Forschende der EPFL, hat nun erstmals experimentell einen Ansatz zur Quantenschlüsselverteilung demonstriert, der auf einer hochwertigen Quantenverschränkung beruht und wesentlich umfassendere Sicherheitsgarantien bietet als bisherige Verfahren.

PSI und ETH Zürich haben den Quantum-Computing-Hub gegründet. Spitzenforschende arbeiten dort gemeinsam an Konzepten für Quantencomputer, die herkömmliche Computer bei bestimmten Rechenaufgaben einmal bei Weitem übertreffen sollen.