Quantenwirbel in Mikro-Donuts
"Man glaubt, das diese Halb-Quanten-Wirbel in Strontiumruthenat die Basis für topologische Quantencomputer bilden könnten", sagt Anthony J. Leggett, der 2003 den Nobelpreis für die Entdeckung der Suprafluidität in tiefgekühlten Helium erhalten hat. Seine Idee griffen nun jüngere Kollegen um Raffi Budakian auf. Sie setzten einen nur 500 Nanometer kleinen Ring aus Strontiumrhutenat auf einen filigranen Silizium-Hebel. Tiefgekühlt auf fast minus 273 Grad Celsius wird dieses Material supraleitend. Abhängig von einem äußeren Magnetfeld verändert sich das magnetische Moment dieses Ringes nicht kontinuierlich, sondern in Stufen. Genau diese Eigenschaft erklären die Physiker mit Quantenwirbeln, mit denen man prinzipiell die Basiseinheiten von Quantencomputern, die so genannten Qubits, verwirklichen könnte.
Die Wissenschaftler sind sich allerdings im Klaren darüber, dass Strontiumruthenat nicht in wenigen Jahren zu anwendbaren Quantencomputern führen wird. Viele weitere Experimente müssten belegen, dass diese Zustände gezielt kontrolliert, quantenmechanisch gekoppelt und wieder ausgelesen werden könnten. Da diese Experimente zudem nur bei tiefkalten Temperaturen funktionieren, müsste ein Quantenchip aus Supraleitern immer in einer aufwändigen Kältekammer arbeiten.