Förderung für herausragenden NachwuchsforscherERC Starting Grant: Projekt zur Quantentechnologie beginnt

24. September 2020, von Ingeborg Adler

Foto: Cleo Moisan

Dr. Guillaume Salomon erhält für sein ERC-Projekt rund 1,5 Millionen Euro.

Herausragende junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit innovativen Vorhaben in der Grundlagenforschung fördern – das ist das Ziel der sogenannten Starting Grants des Europäischen Forschungsrats. Seit dem 1. September erforscht der Physiker Dr. Guillaume Salomon mithilfe eines solchen ERC-Grants grundlegende Aspekte der Quanten-Vielteilchenphysik, die von besonderem Interesse für zukünftige Quantentechnologien sind.

Die Gesetze der Quantenmechanik besagen, dass Materie sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften aufweisen kann. In den letzten Jahrzehnten ist es nicht nur gelungen, solche Quanteneffekte in einer Vielzahl von Systemen zu beobachten, sondern sie auch nutzbar zu machen. Die darauf basierenden Technologien sind äußerst vielseitig: Quantensensoren können vor Erdbeben warnen, mit Quantenkryptographie lässt sich unsere Privatsphäre nachhaltig schützen und Quantencomputer können bisher undenkbare Datenmengen verarbeiten. Einer der zentralen Meilensteine auf dem Weg zur Realisierung von Quantencomputern ist die Verwirklichung von fehlertoleranten Quantenberechnungen.

Mit seiner eingeworbenen Förderung möchte Dr. Guillaume Salomon eine neuartige Plattform für Quantensimulation und Quantenberechnung entwickeln. Die geplante Plattform nutzt ultrakalte Atome, die mit Laserpulsen in sogenannte hochangeregte Rydberg-Zustände überführt werden können. Rydberg-Atome reagieren aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften, etwa ihrer großen Ausdehnung, besonders empfindlich auf elektrische und magnetische Felder. Im Rydberg-Zustand koppeln die Atome stark miteinander, während sie im Grundzustand hervorragend von der Umgebung isoliert sind und gespeichert werden können. Mit der geplanten Apparatur sollen verschiedene Zustandsphasen der Materie, die für fehlertolerante Quantenberechnungen interessant sind, konstruiert und näher untersucht werden.

Dr. Guillaume Salomons Arbeiten, die unter dem Titel „FLATBANDS, Exploring strong correlations in flat bands" stattfinden und durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) Rahmen des „Horizon 2020 Forschung und Innovationsprogrammes“ mit 1,5 Millionen Euro unterstützt werden, ergänzen passgenau die Ziele der „Forschungsarea A“ des Exzellenzclusters CUI: Advanced Imaging of Matter zum Design von neuartigen Quantenfunktionalitäten. Zudem bestehen direkte Kooperationsmöglichkeiten mit der Festkörperphysik und der Theoretischen Physik.

Besondere Nachwuchsförderung

Der Wissenschaftler forscht seit dem 1. August 2020 am Institut für Laserphysik der Universität Hamburg – als einer der ersten sogenannten Young Investigator Group Leader am Exzellenzcluster. Diese Positionen wurden im Rahmen der Nachwuchsförderung des Clusters neu eingeführt. Die Zielgruppe sind hochtalentierte junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die befähigt werden sollen, anspruchsvolle eigene Forschungsprojekte unabhängig durchzuführen und eigene Fördermittel auf dem Niveau von Emmy Noether-Gruppen oder ERC Starting Grants einzuwerben zu können, oder die dies bereits geschafft haben.

Die Forschenden werden vom Cluster mit einem Entwicklungsprogramm in ihrer wissenschaftlichen Laufbahn individuell unterstützt und sind einem sogenannten Host zugeordnet. „Es ist phantastisch, dass die Universität Hamburg und der Exzellenzcluster einen so ausgezeichneten Nachwuchswissenschaftler gewinnen konnten. Dies wird die Forschung im Gebiet der Quantentechnologien nachhaltig stärken. Ich freue mich sehr auf die Zusammenarbeit mit Guillaume“, sagt Prof. Dr. Henning Moritz vom Institut für Laserphysik, der die Rolle des Hosts übernehmen wird.