01.04.2020 • Quantenphysik

Nachweis fraktionaler Anyonen gelungen

Experimente mit Materialien für zukünftige Quantencomputer.

In Materialien mit stark wechsel­wirkenden Elektronen können exotische und unerwartete Phänomene auftreten. So kann ein Material unter bestimmten Temperaturen und weiteren Umgebungs­bedingungen abrupt seine Eigen­schaften ändern: Ein Metall-Isolator-Übergang führt zum Beispiel zu einem Verschwinden der elektrischen Leit­fähig­keit, während ein supra­leitender Zustand elektrischen Transport bei verschwindendem Widerstand ermöglicht. Daneben gibt es Phasen, in denen aus einem kollektiven Verhalten der Teilchen ein fraktionaler Charakter entsteht.

Abb.: Blick in das Raman-Labor. Der magneto-optische Kryostat (blauer Zylinder,...
Abb.: Blick in das Raman-Labor. Der magneto-optische Kryostat (blauer Zylinder, links im Bild) erlaubt das Erzeugen tiefer Temperaturen bis zu zwei Kelvin und hoher Magnetfelder bis zu dreißig Tesla. (Bild: D. Wulferding, TU Braunschweig)

Ein Beispiel für diesen Effekt ist der fraktionale Quanten-Hall-Effekt, bei dem Quasi-Teilchen mit gebrochener Elementar­ladung auftreten. Solche „Anyonen“ verhalten sich anders als Teilchen, die sich mit der konventio­nellen Quanten­mechanik beschreiben lassen. In der Theorie werden sie als wichtige Basis zukünftiger Quanten­computer-Anwendungen diskutiert. Ihr experi­men­teller Nachweis gestaltet sich allerdings als schwierig.

In einer internationalen Kollaboration haben jetzt Forscher der TU Braunschweig, der Chung-Ang University Seoul, der Université Diderot-Paris und des Hoch­magnet­feld­labors Grenoble experi­mentelle Hinweise auf diese exotische Phase mit fraktionalen Anyonen in der Verbindung Ruthenium(III)-chlorid gefunden. „Dafür wurden optische Spektro­skopie-Experi­mente unter extremen Bedingungen – bei tiefen Temperaturen um zwei Kelvin und in hohen Magnet­feldern bis dreißig Tesla – durch­geführt. Die experi­men­tellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Materialien wie α-RuCl3 vielver­sprechende Ansätze bieten, um zukünftige Quanten­computer zu realisieren“, sagt Dirk Wulferding von der TU Braunschweig.

TU Braunschweig / RK

Weitere Infos

 

Weiterbildung

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie
TUM INSTITUTE FOR LIFELONG LEARNING

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie

Vom eintägigen Überblickskurs bis hin zum Deep Dive in die Technologie: für Fach- & Führungskräfte unterschiedlichster Branchen.

Jobbörse

Virtuelle Jobbörse
Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Virtuelle Jobbörse

Die Präsentationen dauern jeweils eine Stunde, am Ende der Veranstaltungen ist Zeit für Q&A eingeplant.

Meist gelesen

Themen