Korrelierte Quantenmaterialien und Festkörper-Quantensysteme

Der Quantencomputer in dem quantenmechanische Zustände Bits (sog. Qubits) repräsentieren ist in aller Munde. Obwohl er bestimmte Rechnungen bereits schneller ausführen kann als herkömmliche Computer, wird der Ruf nach robusteren festkörperbasierten Quantensystemen (solid state quantum systems) lauter, um das Problem der Quantenfehlerkorrektur in den Griff zu bekommen und das Potenzial des Quantenrechnens voll ausschöpfen zu können. Weniger bekannt sind korrelierte Quantenmaterialien (correlated quantum materials). Dies sind Designer-Materialien mit Eigenschaften, die durch Quanteneffekte stark wechselwirkender Elektronen bedingt sind. Sie stellen ein hochaktives, aber besonders komplexes Gebiet der festkörperphysikalischen Grundlagenforschung dar. Im Rahmen des Spezialforschungsbereichs Correlated Quantum Materials and Solid State Quantum Systems sollen beide Gebiete kombiniert werden. Konzepte und Methoden, die im Rahmen der Quantencomputer-Forschung entwickelt wurden, sollen helfen, korrelierte Quantenmaterialien besser zu verstehen. So will man beispielsweise mithilfe völlig neuartiger Verschränkungsmessungen dem Rätsel der Hochtemperatursupraleitung auf die Schliche kommen. Im Gegenzug soll erforscht werden, wie man sich korrelierte Quantenmaterialien für Quantenanwendungen zunutze machen könnte. Korrelierte Quantenmaterialien mit topologischen Eigenschaften zum Beispiel könnten in neuartigen Hybridsystemen zu sehr robusten und gut steuerbaren Quanten-Bauelementen führen.