Quantentechnologie

Immer kleinere elektronische Bausteine, hochpräzise Sensoren, abhörsichere Kommunikationsverfahren oder Quantencomputer, die herkömmlichen Rechnern weit überlegen sind: An der TUM leisten wir Spitzenforschung in der Quantentechnologie – und schaffen im interdisziplinären Zusammenwirken von Natur- und Ingenieurswissenschaften die Basis für technische Innovationen, die unseren Alltag in Zukunft erleichtern werden.


  • Der Helixnebel, 700 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Cluster ORIGINS erforscht die Entstehung des Universums und des ersten Lebens. (Bild: ESO/VISTA/J. Emerson)
    • Quantentechnologie, Forschung

    TUM mit vier Exzellenzforschungsclustern erfolgreich

    Chemie, Physik und Medizin an der internationalen Spitze

    Abermals startet die Technische Universität München (TUM) erfolgreich in die hochwettbewerbliche Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder. Vier Forschungscluster der TUM und ihrer Kooperationspartner werden in den nächsten sieben Jahren mit jeweils bis zu 70 Millionen Euro finanziert. Die Verbünde werden Energiewandlung, Quantentechnologie, die Entstehung des Universums und neurologische Krankheiten erforschen. Die TUM wird sich nun auch wieder für die Förderung als Exzellenzuniversität bewerben. Als einzige unter den Technischen Universitäten Deutschlands hat sie diesen Status seit 2006 durchgängig inne.

  • Zukunftsvision: Quantencomputer mit Chips aus Diamant und Graphen – Grafik: Christoph Hohmann / NIM
    • Quantentechnologie, Campus

    Zentrum für Quantentechnik kommt nach Garching

    Wissenschaftsrat empfiehlt neues TUM-Hightech-Institut

    Auf dem Campus Garching hat sich in den letzten Jahren ein weltweit beachteter Forschungsschwerpunkt zu Quantentechnologien entwickelt. Der Wissenschaftsrat befürwortet nun ein neues Zentralinstitut der Technischen Universität München (TUM), das diesen Schwerpunkt mit den Ingenieurwissenschaften verknüpft und Quantensysteme schneller in reale Anwendungen überführen soll. Schließt sich die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) der Empfehlung am 29. Juni an, teilen sich Bund und Freistaat Bayern die Kosten in Höhe von rund 40 Millionen je zur Hälfte.

  • Momentaufnahmen der simulierten Rotation eines Tennisschlägers während der Flugphase. Während sich der Schläger um 360 Grad um die Querachse dreht, führt der Tennisschläger-Effekt zu einer unbeabsichtigten zusätzlichen 180 Grad-Rotation um seine Längsachse, so dass nach der Gesamtdrehung die rote Unterseite nach oben zeigt. (Bild: Steffen Glaser / TUM)
    • Quantentechnologie, Forschung

    Klassische Mechanik hilft Quantencomputer zu steuern

    Mit dem Tennisschläger in die Quantenwelt

    Quantentechnik gilt als Zukunftstechnologie: kleiner, schneller und leistungsfähiger als herkömmliche Elektronik. Die Nutzung von Quanteneffekten ist jedoch schwierig, weil die kleinsten Bausteine der Materie andere Eigenschaften zeigen als die uns bekannte Welt.  Einem internationalen Forscherteam ist es jetzt gelungen, die fehlertolerante Manipulation von Quanten auf einen Effekt der klassischen Mechanik zurückzuführen.

  • Überraschende Oszillationsbewegung eines Quantenteilchens durch ein eindimensionales Gas. (Bild: Florian Meinert / Univ. Innsbruck)
    • Quantentechnologie, Forschung

    Newton auf den Kopf gestellt

    Oszillation statt freier Fall – Quanteninterferenz führt zu überraschendem Ergebnis

    In der Quantenwelt bewegen sich Objekte nicht immer so, wie wir es im Alltag gewohnt sind. Ein internationales Team von Physikerinnen und Physikern der Universitäten Innsbruck, Paris-Sud und Harvard sowie der Technischen Universität München (TUM) hat nun ein Quantenteilchen beobachtet, das sich nicht gleichmäßig durch ein eindimensionales Gas bewegt, sondern in einer Oszillationsbewegung.

  • Ein Team von Physikern hat ein ungewöhnlich stabiles Quantensystem realisiert – Bild: Christoph Hohmann / NIM
    • Quantentechnologie, Forschung

    Stabiler Quantencocktail

    Physiker realisieren störungsresistentes Quantensystem

    Wenn James Bond beim Barkeeper seinen klassischen Martini bestellt, kann er darauf vertrauen, dass der die Zutaten des Cocktails im Shaker gut vermischt. In der Quantenwelt allerdings könnte er eine Überraschung erleben: Ein Team von Physikern der Technischen Universität München (TUM), der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) hat Quantenmaterie realisiert, die starkem periodischen Schütteln widersteht – ein Quantencocktail ließe sich damit nicht mehr mixen.

  • Visualisierung der Entstehung eines Quasiteilchens – Bild: Harald Ritsch / IQOQI
    • Quantentechnologie, Forschung

    Quasiteilchen in Zeitlupe

    Beobachtung der Entstehung von Quasiteilchen in Echtzeit

    Bewegt sich ein Elektron in einem Festkörper, polarisiert es seine Umgebung. Die genaue Kenntnis der Wechselwirkung zwischen Elektron und Umgebung ist der Schlüssel zur Entwicklung zukünftiger, noch leistungsfähigerer Elektronik-Bausteine. Doch da diese Vorgänge in wenigen Attosekunden ablaufen, waren sie bisher experimentell kaum zu untersuchen. Mit einem Trick hat nun ein internationales Physiker-Team die Geburt eines Quasiteilchens aus Elektron und seiner Polarisationswolke studieren können.

  • Rastertunnelmikroskopische Aufnahme des quasikristallinen Netzwerks - Bild: J. I. Urgel / TUM
    • Quantentechnologie, Forschung

    Kleine Kunstwerke mit großem Potential

    Neue Materialien zur Konstruktion zweidimensionaler Quasikristalle

    Anders als klassische Kristalle besitzen Quasikristalle zwar ein übergeordnetes Muster, bestehen jedoch nicht aus periodischen Einheiten. Sie bilden so faszinierende Mosaike, deren Entstehung kaum verstanden ist. Forscher der Technischen Universität München (TUM) stellen nun im Rahmen einer internationalen Kooperation eine Methodik vor, mit der sich zweidimensionale Quasikristalle aus metall-organischen Netzwerken herstellen lassen. Dieser Ansatz ermöglicht es, neue quasikristalline Strukturen zu bauen und vielversprechende Materialien zu entwickeln.

  • Eine neue Methode erlaubt, die Verschränkung von quantenmechnischen Vielteilchensystemen zu messen.
    • Quantentechnologie, Forschung

    Empfindliche Quantenteilchen

    Wichtiges Phänomen der Quantenphysik mit etablierten Verfahren messbar

    Für technische Anwendungen spielt die quantenmechanische Verschränkung von Teilchen eine wichtige Rolle. Bisher war sie jedoch nur schwer experimentell messbar. Physiker der Technischen Universität München (TUM), der Universität Innsbruck und des Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Barcelona haben nun eine Methodik entwickelt, durch die solche Verschränkungen mit etablierten Messverfahren auch an großen Teilchensystemen nachgewiesen werden können. 

  • Andrew Crampton und Marian Rötzer an ihrer Vakuum-Anlage zur Herstellung ultrakleiner Katalysatorpartikel - Foto: Andreas Heddergott / TUM
    • Quantentechnologie, Forschung

    Extrapolieren verboten

    Sub-Nanometer-Katalysatoren verhalten sich anders als prognostiziert

    Zur Herstellung von Margarine werden jedes Jahr Millionen Tonnen ungesättigter Fettsäuren aus Pflanzenölen mit Wasserstoff umgesetzt. Auf der Suche nach besseren Katalysatoren für solche als Hydrierung bezeichneten Reaktionen machte ein deutsch-amerikanisches Forscherteam eine Entdeckung, die eine seit mehr als 50 Jahren geltende Regel in Frage stellt: Bei Katalysatorpartikeln aus nur wenigen Atomen beeinflussen Form und Größe die Reaktivität sehr viel stärker als bisher gedacht.