Ein Magnet so klein wie ein Atom. Unm\u00f6glich zu messen? Nicht f\u00fcr Aparajita Singha. Die Physikerin ist Inhaberin der neuen Professur f\u00fcr \u201eNanoskalige Quantenmaterialien\u201c an der TU Dresden. Ihre Werkzeuge sind Diamanten mit Fehlern. Diese nutzt sie als ultrapr\u00e4zise Sensoren, um die kleinsten magnetischen Signale in Materialien aufzusp\u00fcren. Ihre Arbeit ist eine wichtige Grundlage f\u00fcr Quantencomputer und andere Technologien der Zukunft.<\/p>\n
Singha forscht im Dresden-W\u00fcrzburger Exzellenzcluster ctd.qmat. \u201eMeine Leidenschaft f\u00fcr Quantensensoren begann, als ich mich fragte, ob ich den kleinsten Magneten der Welt wirklich ausmessen kann“, erz\u00e4hlt sie. Was abstrakt klingt, hat konkrete Bedeutung. Auf der Ebene der Atome befinden sich winzige Elementarmagnete, die Elektronenspins. Ihre Ausrichtung speichert Information. W\u00e4hrend normale Computer nur mit Nullen und Einsen rechnen, k\u00f6nnen diese Spins in der Quantenwelt Null und Eins gleichzeitig sein. Das macht Quantencomputer extrem leistungsf\u00e4hig.<\/p>\n
Der Trick mit dem unperfekten Diamanten<\/p>\n
Um diese winzigen Magnete zu messen, braucht Singha einen speziellen Sensor. \u201eKein Diamant ist perfekt. Die nat\u00fcrlichen Diamanten funkeln sogar sch\u00f6ner, je mehr Fehler sie in ihrer chemischen Struktur haben. Diese Fehler nutzen wir als Werkzeug f\u00fcr unsere Forschung“, erkl\u00e4rt die Professorin. F\u00fcr solch einen Sensor werden gezielt zwei Kohlenstoffatome aus einem synthetischen Diamanten entfernt. Eine L\u00fccke wird mit Stickstoff gef\u00fcllt, die andere bleibt leer. Diese Kombination nennt man NV-Zentrum. Je nachdem, welches Licht der Diamant aussendet, wissen die Forschenden, wie stark die magnetischen Momente im Material sind.<\/p>\n
Bisher funktioniert diese Messung nur bei minus 269 Grad Celsius. Singhas Ziel f\u00fcr die n\u00e4chsten f\u00fcnf Jahre ist ehrgeizig. \u201eIch m\u00f6chte gemeinsam mit meinem Team den kleinsten Magneten der Welt messen und zwar bei Raumtemperatur. Das hat bisher noch niemand geschafft.“ Bei normaler Temperatur kann ihr Team heute bereits 100 Atome gleichzeitig messen. F\u00fcr viele Quantentechnologien muss die Messung aber auf ein einzelnes Atom genau sein.<\/p>\n
Methode mit gro\u00dfem Potenzial<\/p>\n
Die Arbeit mit NV-Zentren in Diamanten ist weltweit ein wichtiger Forschungstrend. Auch in Sachsen tut sich einiges. \u201eBeinahe alle s\u00e4chsischen Quanten-Startups arbeiten mit Fehlstellen im Diamanten“, sagt Matthias Vojta, Sprecher des Exzellenzclusters in Dresden. Darunter sind mehrere Firmen aus dem s\u00e4chsischen Quantennetzwerk SAX-QT. \u201eDas bereichert unsere Forschungst\u00e4tigkeit im Verbund mit W\u00fcrzburg und gibt der hiesigen Industrie mehr Quantenpower.“<\/p>\n
An Singhas Professur arbeiten zehn Menschen: zwei Postdocs, sechs Doktoranden und ein Techniker. Die Messungen m\u00fcssen in absolut reiner Umgebung stattfinden, rein wie im Weltraum. Nur im Ultrahochvakuum erreichen sie die n\u00f6tige Pr\u00e4zision. Die Forscherin ist \u00fcberzeugt, dass ihre Methode gro\u00dfes Potenzial hat. Denn sie ist die einzige Messmethode, die auch bei normalen Temperaturen funktionieren kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Ein Magnet so klein wie ein Atom. Unm\u00f6glich zu messen? Nicht f\u00fcr Aparajita Singha. Die Physikerin ist Inhaberin…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":718526,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1835],"tags":[165404,3364,29,89716,2386,5202,30,70168,2312,66826,859,117743,13852,162131],"class_list":{"0":"post-718525","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-dresden","8":"tag-ctd-qmat","9":"tag-de","10":"tag-deutschland","11":"tag-diamanten","12":"tag-dresden","13":"tag-exzellenzcluster","14":"tag-germany","15":"tag-messung","16":"tag-quantencomputer","17":"tag-quantentechnologie","18":"tag-sachsen","19":"tag-sensorik","20":"tag-tu-dresden","21":"tag-wrzburg"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@de\/115895461951502672","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/718525","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=718525"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/718525\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/718526"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=718525"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=718525"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=718525"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}