Erfolgreiche Quantenforschung an LUH und PTB: Großprojekt wird verlängert

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den Sonderforschungsbereich 1227 - Designte Quantenzustände der Materie (DQ-mat) für weitere vier Jahre und stellt dafür rund 9,2 Millionen Euro bereit. Dies hat der Senat der DFG nach seiner Sitzung am 28. Mai 2020 mitgeteilt. „Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich DQ-mat haben in den letzten vier Jahren herausragende Forschungsleistung bewiesen. Ich freue mich sehr über diese Entscheidung und danke den Akteurinnen und Akteuren für ihr großes Engagement. Das Votum der DFG zeigt einmal mehr, dass die Leibniz Universität auch in der Quantenoptik zu den führenden Universitäten in Deutschland und darüber hinaus gehört“, erklärt der Präsident der Leibniz Universität Prof. Volker Epping. Neben der Leibniz Universität ist die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig im Sonderforschungsbereich beteiligt.

In DQ-mat lassen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Grenzen der klassischen Physik hinter sich und erforschen die beeindruckende Welt der Quantenmechanik, die mit ihren Phänomenen wie Verschränkung und Superposition oft im Gegensatz zur Alltagserfahrung steht. Doch erst das Verständnis der Prinzipien von Quanteneffekten ermöglichte die Entwicklung zahlreicher heute alltäglicher Technologien wie Laser oder Navigationssysteme.

Das Verständnis und die Kontrolle von Quantensystemen, die aus einzelnen Atomen oder Molekülen bestehen, ist bereits weit fortgeschritten. Im Sonderforschungsbereich DQ-mat wollen die Forschenden diese Kontrolle nun auf größere, miteinander wechselwirkende Systeme ausdehnen. „Erst die Beherrschung von Vielteilchen-Effekten ermöglicht beispielsweise die Entwicklung von Quantensensoren wie Atomuhren als Zeitmesser oder Atominterferometern zur Messung von Beschleunigungen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Auflösung“, erläutert SFB-Sprecher Professor Piet Schmidt. Neben Fragestellungen nach der Erzeugung und den Eigenschaften solcher Vielteilchen-Quantensysteme wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aber auch in neue Bereiche für Tests fundamentaler Physik vorstoßen. Dazu gehören zum Beispiel Fragen nach einer möglichen Änderung von Naturkonstanten oder die Suche nach Kandidaten für dunkle Materie.

In der ersten Förderperiode wurden dazu wichtige Grundlagen gelegt auf denen die DQ-mat Forschenden in den nächsten vier Jahren aufbauen wollen. So haben sie beispielsweise ein neues Sensorkonzept mit gekoppelten Lichtfeldern getestet, ein neuartiges Kühlverfahren zur Vereinfachung von Quantensimulatoren entwickelt, erste Schritte zum Aufbau eines Quantencomputers mit Ionen unternommen oder die Verschränkung von einigen tausend Atomen nachgewiesen. Diese Aktivitäten sollen nun fortgesetzt und in neuen Anwendungsfeldern zum besseren Verständnis physikalischer Grundlagen beitragen.

Mit dem außerschulischen Schülerlabor foeXlab will der Sonderforschungsbereich außerdem die Lücke zwischen der öffentlichen Wahrnehmung von Quantenphysik und der Forschung schließen. „Die Quantenphysik ist ein Zukunftsthema, wird an den Schulen aber meist nur theoretisch behandelt. Mit dem foeXlab bieten wir Experimentierstationen zur Interferometrie und mit echten Quantenzuständen des Lichts. Das können sich Schulen alleine aus Ausstattungsgründen nicht leisten“, sagt Schmidt. Das foeXlab wurde sehr erfolgreich in die Bildungsregion Hannover integriert und umfasst neben den Experimentierkursen für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II auch Angebote zur Lehrerfortbildung und die Ausbildung von Lehramtsstudierenden.  

Der Sonderforschungsbereich 1227: Designte Quantenzustände der Materie (DQ-mat) – Herstellung, Manipulation und Detektion für metrologische Anwendungen und Tests fundamentaler Physik startete am 01. 07.2016, die zweite Förderperiode läuft nun bis 31.06.2024. Maximal kann er ein weiteres Mal um vier Jahre verlängert werden.

Weitere Informationen: www.uni-hannover.de