Max-Planck-Forschungspreis für Quanten-Nanowissenschaft

Robert J. Schoelkopf und Jörg Wrachtrup erhalten Max-Planck-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung und Max-Plank-Gesellschaft für Pionierleistungen auf dem Gebiet der Quanten-Nanowissenschaft.

In der Nanowelt gelten ganz besondere Regeln – die Quantengesetze. Und weil Robert J. Schoelkopf und Jörg Wrachtrup diese geschickt nutzen, um etwa die Quanteninformationstechnologie voran zu bringen, zeichnen die Alexander von Humboldt-Stiftung und die Max-Planck-Gesellschaft sie in diesem Jahr mit dem Max-Planck-Forschungspreis aus. Robert Schoelkopf forscht und lehrt an der Yale University; Jörg Wrachtrup ist Professor der Universität Stuttgart und Fellow des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung. Die Preisträger erhalten jeweils 750 000 Euro, um ihre Forschung und insbesondere Kooperationen mit deutschen beziehungsweise ausländischen Wissenschaftlern zu finanzieren.

[note Im ganz Kleinen ganz groß: Jörg Wrachtrup (links) und Robert J. Schoelkopf für ihre Beiträge zu den Quanten-Nanowissenschaften geehrt – Fotos © David Ausserhofer – privat]
Die Quantengesetze erlauben Phänomene, die in unserer Alltagswelt nicht vorstellbar sind. So können zwei oder mehr Quantenteilchen einen Zustand annehmen, in dem sie voneinander wissen, obwohl sie nicht miteinander kommunizieren. Diese Verschränkung lässt sich für neue Ansätze in der Informationstechnologie wie die Entwicklung des Quantencomputers nutzen, der etwa große Datensätze sehr viel schneller durchsuchen kann als ein klassischer Computer. Verschränkung spielt auch bei den Beiträgen von Jörg Wrachtrup und Robert J. Schoelkopf zur Quanten-Nanowissenschaft und damit zur Quanteninformationstechnologie eine Rolle, für die beide Forscher den Max-Planck-Forschungspreis 2014 erhalten.

Der Max-Planck-Forschungspreis ist einer der höchst dotierten Wissenschaftspreise in Deutschland. Er wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert und jährlich von der Alexander von Humboldt-Stiftung und der Max-Planck-Gesellschaft an einen im Ausland und einen in Deutschland tätigen Wissenschaftler verliehen. Die Ausschreibung des Themas wechselt jährlich zwischen Teilgebieten der Natur- und Ingenieurwissenschaften, der Lebenswissenschaften und der Geisteswissenschaften.

Einzelne Spins in Diamanten für einen Nano-Kernspintomografen

Jörg Wrachtrup erforscht isolierte Spins in Festkörpern, vor allem in Diamanten aber auch in anderen Materialien wie Siliziumcarbid. Der Spin ist eine quantenmechanische Eigenschaft etwa von Elektronen und Atomkernen und macht diese Teilchen zu winzigen Magnetnadeln, die sich in einem äußeren Magnetfeld in entgegengesetzte Richtungen orientieren können. Wie viel Energie für einen Richtungswechsel nötig ist, hängt auch von der chemischen Umgebung eines Spins ab. Daher liefert die Kernspintomografie ein detailliertes Bild der unterschiedlichen Gewebe im menschlichen Körper.

[note Leuchtende Fehlstellen: Stickstoff-Verunreinigungen in einem Diamanten lassen sich mit grünem Licht anregen, sodass der Edelstein rot leuchtet. Der Diamant, an dem die Stuttgarter Forscher ihre Experimente machen, enthält außergewöhnlich wenige Stickstoff-Defekte. An einem einzelnen dieser Defekte, einem sogenannten NV-Zentrum, erzeugen die Stuttgarter Forscher ein Quantenregister. Darin demonstrieren sie die Fehlerkorrektur an einem Quantenbit. © Universität Stuttgart]
Folgt:

Orientierung eines einzelnen Spins in einem Diamanten ausgelesen und geschaltet