Verbundprojekt Quantum NanoLab - Modulares Millikelvin-Rastersondenmikroskop für die Quantentechnologie (Q-NL); Teilvorhaben Validierung

Abstract

Das Ziel des Teilvorhabens "Validierung" im Verbundprojekt Q-NL bestand darin, die neuartige Experimentierumgebung zu erproben. Diese Experimentierumgebung ermöglicht die Entwicklung, Erforschung und Anwendung maßgeschneiderter Nanostrukturen im aufstrebenden Forschungsfeld der Quanten–Nanowissenschaften und Quantentechnologien der zweiten Generation. Zu diesem Zweck haben wir Nanostrukturen auf Basis von atomaren und molekularen Spin–Qubits in der Experimentierumgebung untersucht. Darüber hinaus haben wir Messungen an zweidimensionalen Spin–Gittern durchgeführt, die neuartige Vielteilchen–Quantenzustände und Quantenphasenübergänge zeigen. Zudem wurden zukünftige Messungen an Majorana–Zuständen in topologischen Systemen vorbereitet, indem kritische Komponenten für diese Experimente getestet wurden. Da eine effiziente physikalische Kontrolle der Quantenzustände in diesen Systemen nur bei sehr tiefen Temperaturen (unter 0,1 K) und unter Ultrahochvakuumbedingungen gelingt, konnten im Rahmen der explorativen Erforschung dieser Quantensysteme nicht nur neue Ergebnisse im Bereich der Einzelspin- und Quantenspingitterphysik erzielt werden, sondern es war auch möglich, das Experimentiersystem zu charakterisieren. Dies war für das Verbundprojekt von großem Vorteil, da dadurch eine schnelle und direkte Rückkopplung von zukünftigen Anwenderbedürfnissen erreicht wurde.