ETH bringt Quantenforschung voran

22. November 2022 12:53

Zürich - Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) ebnet den Weg zur weiteren Erforschung von Quantenphänomenen und für den Bau hochempfindlicher Sensoren. Möglich macht das eine neue Methode, die mehrere Nanopartikel gleichzeitig auf wenige Milli-Kelvin abkühlen kann.

Ein Team von Forschenden der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) um Professor Lukas Novotny vom Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik hat einen wichtigen Schritt zur Erforschung von Quantenphänomenen gemacht. Es hat laut einer Medienmitteilung eine Methode entwickelt, mit der mehrere Nanopartikel unabhängig von ihrer elektrischen Ladung eingefangen und auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden können.

Bisher war das nur mit elektrisch geladenen Partikeln machbar. Diese völlig neuen Perspektiven für die Forschung hat sich die Forschungsgruppe in den vergangenen zehn Jahren erarbeitet. Während dieses Zeitraums hat sie das Kühlen von einzelnen elektrisch geladenen Nanopartikeln durch sogenannte optische Pinzetten perfektioniert.

Nur wenn die Schwingungsenergie dieser Partikel durch das Herunterkühlen verringert wird, lassen sie sich untersuchen, erklärt Jayadev Vijayan, Postdoktorand und Erstautor der soeben im Fachjournal „Nature Nanotechnology“ erschienen Arbeit. „Da wir die Positionen der Partikel vollständig kontrollieren, können wir die Wechselwirkung zwischen ihnen beliebig einstellen und so in Zukunft Quanteneffekte mehrerer solcher Partikel studieren, wie zum Beispiel die Verschränkung.“

Daraus ergeben sich Möglichkeiten, beispielsweise hochempfindliche Sensoren zu bauen. Sie könnten bei der Messung sehr schwacher Gravitationskräfte zwischen Objekten oder bei der Suche nach der hypothetischen dunklen Materie eingesetzt werden. Dort möchte man etwa elektrostatische Kräfte zwischen geladenen Teilchen möglichst ausschalten. „Die Methode der ETH-Forschenden verspricht daher auch hier neue Erkenntnisse.“ mm

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