Empa eröffnet Quantenlabor
Die Empa hat ein neues High-Tech-Labor eingeweiht, das Quanteneffekte in Kohlenstoff-Nanostrukturen erforscht. Mit modernster Rastertunnelmikroskopie und Mikrowellentechnologie soll das Labor den Weg für nachhaltige Quantentechnologien ebnen, von Sensoren bis hin zu Quantencomputern. Ein ambitioniertes Projekt, das die Zukunft der Technologie revolutionieren könnte.
Das neue Empa-Labor «CarboQuant» hat sich zum Ziel gesetzt, nachhaltige Quantentechnologien auf Basis von Kohlenstoff zu entwickeln. Mit der Eröffnung des High-Tech-Labors am 30. Januar 2025 wurde ein erster Meilenstein erreicht. Die Forschung konzentriert sich auf Nano-Graphene und Kohlenstoff-Nanobänder, die erst vor wenigen Jahren synthetisiert wurden. Diese besonderen Moleküle könnten den Schlüssel zu neuartigen Sensoren, Kommunikationstechnologien oder Komponenten für Quantencomputer liefern.
Modernste Technologie im Einsatz
Das Herzstück des Labors bilden zwei hochmoderne Rastertunnelmikroskope. Diese Geräte ermöglichen es den Forschenden, nicht nur einzelne Atome sichtbar zu machen, sondern auch deren Quantenzustände zu steuern. Durch die Nutzung hochfrequenter Mikrowellenstrahlung können die Spins von Elektronen manipuliert werden. Eine entscheidende Voraussetzung für die Entwicklung von Quantencomputern.
Der Schlüssel zur Quantenwelt
Der Spin, eine quantenmechanische Eigenschaft von Elektronen, kann zwei Grundzustände annehmen, «up» und «down». Im Gegensatz zu klassischen Bits, die entweder 1 oder 0 sind, können Quantenbits durch Überlagerung beide Zustände gleichzeitig einnehmen. Diese Vieldeutigkeit macht Quantencomputer so leistungsfähig und vielseitig.
Expertise und Zukunftsvision
Das «CarboQuant»-Team, unter der Leitung von Roman Fasel und Yujeong Bae, bewegt sich an der Spitze der wissenschaftlichen Forschung. Bae, eine der wenigen Expertinnen weltweit auf diesem Gebiet, wird die neue Forschungsgruppe für Quantenmagnetismus leiten. Ziel ist es, die Quantenkontrolle erstmals an Nano-Graphenen zu demonstrieren und langfristig quantenbasierte Geräte zu entwickeln, die bei Raumtemperatur funktionieren.
Ausblick und Ziele
Das Projekt läuft bis 2032 und wird von der Werner Siemens-Stiftung unterstützt. Die Forschenden arbeiten daran, eine Materialplattform für kohlenstoffbasierte Quantenmaterialien zu schaffen. Mit der Eröffnung des neuen Labors sind sie diesem Ziel ein gutes Stück nähergekommen. Die Vision, sichere, leistungsfähige und nachhaltige Quantentechnologien, die unseren Alltag revolutionieren könnten.