Forscher des Forschungszentrums J\u00fclich und des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) haben eine spannende Entdeckung gemacht, die die Grundlagen der supraleitenden Quantenbits revolutionieren k\u00f6nnte. In ihrer Studie, die in Nature Physics ver\u00f6ffentlicht wurde, haben sie eine Korrektur der grundlegenden Gleichung f\u00fcr Josephson-Kontakte vorgenommen, die essenzielle Bestandteile supraleitender Quantencomputer sind. <\/p>\n
Aber was sind eigentlich Josephson-Kontakte? Nun, stellen wir uns vor, sie sind wie Musikinstrumente. Bei einem Musikinstrument haben wir die Grundschwingung, die einen bestimmten Ton erzeugt. Aber oft werden auch Obert\u00f6ne erzeugt, die diese Grundschwingung \u00fcberlagern und den Klang des Instruments ver\u00e4ndern. Und genau das passiert auch bei Josephson-Kontakten. Die Forscher fanden heraus, dass diese Kontakte komplexer agieren als bisher angenommen und dass ihre Funktionsweise durch eine Anpassung der Gleichung besser beschrieben werden kann.<\/p>\n
Um ihre Ergebnisse zu untermauern, haben die Forscher experimentelle Beweise aus verschiedenen Laboren weltweit gesammelt. Unter anderem wurden Daten von der Universit\u00e4t zu K\u00f6ln, der Ecole Normale Suprieure in Paris und IBM Quantum in New York analysiert. Diese Daten wurden mit bereits ver\u00f6ffentlichten Experimenten erg\u00e4nzt. Es war ein echtes Gemeinschaftsprojekt, das die Forschungsergebnisse auf eine solide Grundlage stellte.<\/p>\n
Die Forschung begann im Jahr 2019, als die beiden Erstautoren Dennis Willsch und Dennis Rieger, damals noch Doktoranden in J\u00fclich und Karlsruhe, Schwierigkeiten hatten, ihre Experimente mit dem etablierten Modell f\u00fcr Josephson-Kontakte in Einklang zu bringen. Das bisherige Modell wurde 1973 von Brian Josephson entwickelt, der daf\u00fcr den Nobelpreis f\u00fcr Physik erhielt. <\/p>\n
Die Wissenschaftler stellten fest, dass das bisherige Modell zu vereinfacht war, um die Funktionsweise der Josephson-Kontakte vollst\u00e4ndig zu beschreiben. Sie fanden heraus, dass ein erweitertes Modell mit h\u00f6heren Harmonischen erforderlich ist, um den Tunnelstrom zwischen den beiden Supraleitern korrekt darzustellen. Das erweiterte Modell \u00e4hnelt dem Prinzip der Musik, bei dem beim Anschlagen einer Saite eine Grundschwingung entsteht, die von mehreren Obert\u00f6nen begleitet wird.<\/p>\n
Die Forscher betonen, dass die Pr\u00e4zision der Messungen in ihrem Forschungsbereich mittlerweile so hoch ist, dass diese kleinen Korrekturen erkannt werden k\u00f6nnen. Dennis Rieger stellt fest, dass das bisherige vereinfachte Modell, das \u00fcber 15 Jahre lang als ausreichend galt, \u00fcberarbeitet werden muss.<\/p>\n
Die Bedeutung dieser Ergebnisse wurde von den koordinierenden Professoren erkannt, die daraufhin eine Zusammenarbeit zwischen Experimentalphysikern, Theoretikern und Materialwissenschaftlern organisierten. Gemeinsam konnten sie \u00fcberzeugende Argumente f\u00fcr das erweiterte Modell sammeln.<\/p>\n
Die Wissenschaftler sind sich einig, dass diese Entdeckung dazu beitragen wird, die Fehler von Quantenbits erheblich zu reduzieren. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem universellen, supraleitenden Quantencomputer. Der Traum von leistungsstarken Quantencomputern r\u00fcckt also ein St\u00fcck n\u00e4her. Es bleibt spannend zu sehen, wie sich die Forschung in diesem Bereich weiterentwickeln wird.<\/p>\n
Schlagw\u00f6rter: J\u00fclich + K\u00f6ln + Dennis Willsch<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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