Supraströme bei Raumtemperatur

Die Informationstechnologie schreitet rasant voran: Die Über­tragung und die Speiche­rung von Daten müssen mit neuen Techno­logien mit­halten und immer schneller. „Makro­skopische Quanten­zustände können hierbei künftig eine Rolle spielen“, sagt Burk­hard Hille­brands von der TU Kaisers­lautern. „Bei diesen faszi­nie­renden Phäno­menen können die Gesetze der Quanten­welt auf größere Struk­turen über­tragen werden. Das Phäno­men der Supra­leitung und damit Supra­ströme sind das viel­leicht bekann­teste Beispiel.“

Um die Gesetzmäßigkeiten der Quantenwelt bei Supra­strömen besser zu ver­stehen, setzten Hille­brands und sein Team zu­sammen mit Kollegen aus der Ukraine und Israel in ihrer Arbeit auf Bose-Ein­stein-Kon­den­sate. Diese ent­stehen beispiels­weise beim Ab­kühlen von Gasen bei ultra­tiefen Tempe­ra­turen. „Sie ent­stehen sowohl aus realen Gasen als auch aus Gasen von Quasi­teil­chen, wie zum Beispiel Magnonen“, so der Hille­brands, „wobei uns die Magnonen den Zugang zu bei Raum­tempe­ratur ermög­lichen, wo es sich viel leichter experi­men­tieren lässt“.

Hillebrands und sein Team arbeiten daher intensiv mit diesen Teil­chen. „Magnonen sind die Quanten­teil­chen von Wellen in magne­tischen Materi­alien, den Spin­wellen. Diese sind analog zu Photonen, den Quanten­teil­chen von elektro­magne­tischen Wellen. Mit Magnonen kann man sehr gut Infor­ma­tionen trans­por­tieren, weil sie zum Beispiel leicht zu er­zeugen, zu ändern und zu detek­tieren sind und sehr wenig Energie ver­brauchen“, so der Forscher.

Den Durchbruch erzielte das Team jetzt durch die Er­zeugung von Raum­tempe­ratur-Supra­strömen von Magnonen in einem Bose-Ein­stein-Kon­densat. Das eröffnet ein weites An­wen­dungs­feld, nicht nur in der Grund­lagen­forschung, sondern auch mit großer Rele­vanz für künf­tige Daten­techno­logien, etwa als Alter­native für die der­zeitigen auf Halb­leitern basie­renden Techno­logien. Das Verar­beiten und Speichern von Daten könnte so wesent­lich leistungs­fähiger werden.

TUK / RK