Quantensimulation als Schlüssel zu Hochtemperatur-Supraleitern
Physiker der LMU München nutzen Quantensimulation im Labor, um komplexe Teilchensysteme zu untersuchen. Ziel ist es, das Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitern zu verbessern.
Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) setzen Quantensimulationen im Labor ein, um das Verhalten komplexer Teilchensysteme besser zu verstehen. Ein zentrales Anliegen der Forschung ist die Untersuchung von Hochtemperatur-Supraleitern mit dem Ziel, deren Funktionsweise zu entschlüsseln. Langfristig könnte dies die Entwicklung von Supraleitern ermöglichen, die bei Raumtemperatur arbeiten.
In der 45. Folge des Podcasts „Exzellent Erklärt“ erläutern die LMU-Physikerinnen Monika Aidelsburger und Fabian Grusdt ihre Arbeit zur Bewältigung komplexer physikalischer Herausforderungen. Während das Verhalten einzelner Atome und Moleküle durch Quantenphysik gut vorhersagbar ist, gestaltet sich die Vorhersage kollektiver Effekte in Systemen mit vielen Teilchen weitaus schwieriger. Quantensimulationen im Labor bieten hierfür eine empirische Untersuchungsmethode.
Die Forschung hebt die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit innerhalb des MCQST-Forschungszentrums hervor. Theoretiker und experimentelle Physiker arbeiten gemeinsam daran, theoretische Modelle zu prüfen und neue Forschungsansätze zu entwickeln. „Die Zusammenarbeit mit experimentellen Physikern ist für uns unglaublich bereichernd, da wir uns gegenseitig ergänzen“, erklärt Professor Fabian Grusdt. „Für uns Theoretiker ist es eines der schönsten Ergebnisse, wenn etwas, das wir vorgeschlagen haben, im Experiment realisiert wird und sich als funktionierend erweist.“
Quantensimulationen versprechen Antworten auf Schlüsselthemen der Materialwissenschaft und Physik. Laut den Forschern ist die erstmalige erfolgreiche Detektion eines Signals im Experiment ein entscheidender Moment, gefolgt von der Optimierung und Kalibrierung der Ergebnisse. Die Forschung an der LMU zielt darauf ab, neue technologische Anwendungen zu erschließen, die auf einem vertieften Verständnis der Supraleitung basieren.
Monika Aidelsburger leitet Quantensimulationen mit ultrakalten Quantengasen in optischen Gittern und leitet die Forschungsgruppe „Engineered Quantum Systems“ am Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Fabian Grusdt ist Professor für Quanten-Vielteilchenphysik an der LMU.