Synchrotronstrahlungsquellen: Werkzeugkästen für Quantentechnologien
Verzeichnis der wichtigsten Untersuchungsmethoden und Anwendungen für die Weiterentwicklung von Quantentechnologien erschienen
Synchrotronstrahlungsquellen erzeugen hochbrillante Lichtpulse, von Infrarot bis zu harter Röntgenstrahlung, mit denen sich tiefe Einblicke in komplexe Materialien gewinnen lassen. Ein internationales Team hat nun im Fachjournal Advanced Functional Materials einen Überblick über Synchrotronmethoden für die Weiterentwicklung von Quantentechnologien veröffentlicht: Anhand konkreter Beispiele zeigen sie, wie diese einzigartigen Werkzeuge dazu beitragen können, das Potenzial von Quantentechnologien wie z. B. Quantencomputing zu erschließen, Produktionsbarrieren zu überwinden und den Weg für zukünftige Durchbrüche zu ebnen.
In der Quantentechnologie spielen quantenphysikalische Prinzipien wie Superposition, Interferenz und Verschränkung die entscheidende Rolle für ihre Funktion. Bauelemente der Quantentechnologie können Berechnungen um Größenordnungen effizienter durchführen (Quantencomputing), Informationen sicher verschlüsseln oder in Sensoren eine beispiellose Messgenauigkeit liefern. Allerdings ist es immer noch schwierig, solche Bauelemente für den praktischen Einsatz zu entwickeln, denn Quantensysteme reagieren von Natur aus empfindlich auf Störungen durch die Umgebung, was ihre präzise Steuerung unter normalen Bedingungen erschwert. Um hier Fortschritte zu erreichen und Fehlerquellen zu identifizieren, müssen solche Materialien und Bauelemente eingehend charakterisiert und noch besser verstanden werden.
Werkzeugkasten Licht
Hier bieten Synchrotron- und FEL-Strahlungsquellen den optimalen Werkzeugkasten. Die Vielfalt an Methoden reicht von zerstörungsfreier Bildgebung, Röntgenbeugung, Spektroskopie, Spektromikroskopie bis hin zu Untersuchungen von elektronischen und magnetischen Nano-Strukturen.
Expertinnen und Experten vom HZB haben für diesen Überblick gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen von Universitäten und weiteren europäischen Synchrotronstrahlungsquellen ihr Wissen zusammengetragen.
Außerdem: Hitchhiker's Guide ist neu erschienen
Der “Hitchhiker's Guide” to synchrotron and FEL light sources for quantum technology ist ab sofort gedruckt und online verfügbar (www.helmholtz-berlin.de/srforqt).
Diese Broschüre stellt kurz die wichtigsten Untersuchungsmethoden und Anwendungen vor und bietet ein ausführliches Verzeichnis von Experimentierstationen in Europa, die sich besonders für Forschung in den Quantentechnologien eignen, einschließlich Zugangsmöglichkeiten und Ansprechpartnern.
- “Hitchhiker's Guide” to synchrotron and FEL light sources for quantum technology
- Project website: Synchrotron radiation for quantum technology
Publikation:
Advanced Functional Materials (2025): Synchrotron Radiation for Quantum Technology (Open Access)
Oliver Rader, Sakura Pascarelli, Klaus Attenkofer, Anna A. Makarova, Karsten Holldack, Kai Rossnagel, Kristiaan Temst, George Kourousias, Stefano Carretta, Caterina Biscari, and Helmut Dosch
DOI: 10.1002/adfm.202501043
Kontakt:
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
www.helmholtz-berlin.de
Dr. Anna Makarova
Abteilung Spin und Topologie in Quantenmaterialien
(030) 8062-12345
anna.makarova(at)helmholtz-berlin.de
Dr. Karsten Holldack
Abteilung Optik und Strahlrohre
(030) 8062-13170
karsten.holldack(at)helmholtz-berlin.de
apl. Prof. Dr. Oliver Rader
Abteilung Spin und Topologie in Quantenmaterialien
(030) 8062-12950
rader(at)helmholtz-berlin.de
HZB-Pressemitteilung vom 1. Dezember 2025