Quantentechnologie

Mehr als zwei Billiarden verschiedene Zustände kann ein Quantensystem mit nur 51 geladenen Atomen einnehmen. Sein Verhalten zu berechnen, ist für einen Quantensimulator ein Kinderspiel. Doch nachzuprüfen, ob das Ergebnis stimmt, ist selbst mit aktuellen Supercomputern kaum zu schaffen. Ein Forschungsteam der Universität Innsbruck und der Technischen Universität München (TUM) hat nun gezeigt, wie solche Systeme sich mit im 18. Jahrhundert entwickelten Gleichungen überprüfen lassen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit dem Wettbewerb „Grand Challenge der Quantenkommunikation“ sieben Forschungsvorhaben, um in Zukunft eine sichere quantenbasierte Authentifizierung zu ermöglichen. Der auf drei Jahre angelegte Forschungswettbewerb startete am Donnerstag mit einem Kick-off an der Technischen Universität München (TUM).

Die besonderen Eigenschaften der Quantenmechanik machen künftig neue Technologien wie zum Beispiel Quantencomputer möglich. Kai Müller ist Professor für „Quantum Electronics and Computer Engineering“ an der Technischen Universität München (TUM). Zusammen mit einem Kollegen aus dem Exzellenzcluster „Munich Center for Quantum Science and Technology“ (MCQST) erklärt er grundlegende Quantenphänomene und ihre Anwendungen, am Beispiel der Quantenkommunikation.

So wie Elektronen durch einen elektrischen Leiter fließen, können auch magnetische Anregungen durch bestimmte Materialien wandern. Solche, in der Physik analog zum Elektron auch „Magnonen“ genannten Anregungen könnten Informationen sehr viel leichter transportieren als elektrische Leiter. Auf dem Weg zu solchen Bauteilen, die deutlich energiesparender und erheblich kompakter wären, hat ein internationales Forschungsteam nun eine wichtige Entdeckung gemacht.

Quantentechnologie, Nachhaltigkeitsmanagement und Additive Fertigung – das TUM Institute for LifeLong Learning bringt eine Reihe von neuen berufsbegleitenden Zertifikatsprogrammen an den Start.

Als eine der Gründungseinrichtungen leistet die Technische Universität München (TUM) entscheidende Beiträge zum Aufbau des Munich Quantum Valleys. Ziel ist es, gemeinsam mit weiteren Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, im Sinne einer ONE MUNICH Strategie sowie mit Hilfe großzügiger staatlicher Förderung Quantencomputer zu entwickeln, zu bauen und für wissenschaftliche Anwendungen verfügbar zu machen.

Während die herkömmliche Elektronik auf dem Transport von Elektronen beruht, könnten Bauteile, die nur Spin-Informationen weitergeben, vielfach energieeffizienter arbeiten. Physiker der Technischen Universität München (TUM) und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart haben nun einen wichtigen Fortschritt für die Entwicklung solcher Bauteile erzielt. Materialien dieser Art könnten auch der Schlüssel zu weniger störungsanfälligen Quantencomputern werden.

Während die Anzahl der Qubits und die Stabilität der Quantenzustände die derzeitigen Quantencomputer noch begrenzen, gibt es Fragen, in denen diese Prozessoren ihre enorme Rechenleistung bereits nutzen können. In Zusammenarbeit mit dem Google Quantum AI Team haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und der University of Nottingham mit einem Quantenprozessor den Grundzustand eines sogenannten Toric Code-Hamiltonian simuliert – ein archetypisches Modellsystem in der modernen Physik der kondensierten Materie, das ursprünglich im Zusammenhang mit der Quantenfehlerkorrektur vorgeschlagen wurde.

Diamanten für die Quantentechnologie, ein Test für Harnwegsinfekte und eine Machine-Learning-Methode für Computerspiel-Tests: Diese drei Gründungsideen sind gestern mit dem TUM IDEAward ausgezeichnet worden. Premiere hatte der TUM Deep Tech IDEAward für Teams, die sich in anderen Ländern gefunden haben und in München ein Start-up auf den Weg bringen wollen.

Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat einen Computerchip entworfen und fertigen lassen, der Post-Quanten-Kryptografie besonders effektiv umsetzt. Solche Chips könnten in Zukunft vor Hacker-Angriffen mit Quantencomputern schützen. In den Chip haben die Forscherinnen und Forscher zudem Hardware-Trojaner eingebaut. Sie wollen untersuchen, wie solche „Schadfunktionen aus der Chipfabrik“ enttarnt werden können.