SAARBRÜCKEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forscherteam untersucht die physikalischen Grundlagen exotischer Supraleiter. Diese Materialien könnten die Zukunft der Quantencomputer und anderer Hochtechnologie-Anwendungen revolutionieren. Gefördert wird das Projekt von der Klaus Tschira Stiftung, die sich für die Förderung von Naturwissenschaften und Mathematik einsetzt.
Supraleiter sind Materialien, die Elektrizität ohne Widerstand leiten können und damit für zahlreiche Hochtechnologie-Anwendungen von zentraler Bedeutung sind. Dazu zählen Quantencomputer, Medizintechnik und Hochleistungs-Energieanwendungen. Ein internationales Forscherteam aus Saarbrücken, Dortmund, Eindhoven und Toronto widmet sich nun der Erforschung der physikalischen Grundlagen dieser exotischen Materialien. Das Projekt wird von der Klaus Tschira Stiftung gefördert und soll über einen Zeitraum von 2,5 Jahren laufen.
Die Entdeckung der Supraleitung geht auf das Jahr 1911 zurück, als festgestellt wurde, dass bestimmte Metalle bei extrem tiefen Temperaturen, nahe dem absoluten Nullpunkt, Strom widerstandsfrei leiten. 1986 wurde dann die Existenz von Hochtemperatur-Supraleitern entdeckt, die bereits bei höheren Temperaturen supraleitend werden. Trotz dieser Fortschritte sind die genauen Mechanismen, die zu dieser Eigenschaft führen, noch nicht vollständig verstanden. Ziel der aktuellen Forschung ist es, diese Prozesse besser zu verstehen und Materialien zu entwickeln, die auch bei weniger extremen Temperaturen supraleitend sind.
Die Forscher, darunter Andreas Buchheit von der Universität des Saarlandes und Benedikt Fauseweh von der TU Dortmund, konzentrieren sich auf die theoretische Beschreibung von Supraleitern. Ein besonderer Fokus liegt auf den sogenannten topologisch nicht trivialen Phasen, die mit einem Knoten in einem Faden verglichen werden können. Diese Phasen bleiben stabil, selbst wenn das System gestört wird, was für die Entwicklung stabilerer Quantencomputer von großer Bedeutung ist.
Die bisherigen Arbeiten der Forscher haben gezeigt, dass Wechselwirkungen zwischen Elektronen über große Distanzen zur Stabilisierung von Supraleitern beitragen können. Diese Erkenntnisse sollen nun weiterentwickelt werden, um effiziente Simulationen von exotischen Supraleitern zu ermöglichen. Torsten Keßler von der TU Eindhoven, der auf großskalige Rechnungen im Bereich von Quantensystemen spezialisiert ist, betont die Notwendigkeit maßgeschneiderter Methoden und Algorithmen, um diese Zustände zuverlässig zu identifizieren und zu erhalten.
Die Klaus Tschira Stiftung, gegründet vom Physiker und SAP-Mitgründer Klaus Tschira, fördert Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik mit einem Schwerpunkt auf Forschung, Bildung und Wissenschaftskommunikation. Das Engagement der Stiftung beginnt im Kindergarten und setzt sich in Schulen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen fort. Ziel ist es, den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern.
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