Freie Universität Berlin

Quantenphänomene verstehen und für die Technologien von morgen nutzbar machen

Warum braucht die Technik der Zukunft die Quantenphysik?

Digitale Technologien sollen immer schneller arbeiten, dabei aber möglichst wenig Energie verbrauchen. Gleichzeitig wächst der Bedarf an Rechenleistung rasant – nicht zuletzt durch Anwendungen der Künstlichen Intelligenz. Forschende im Schwerpunkt „Quantum Scale“ beschäftigen sich deshalb mit physikalischen Prozessen, die auf extrem kleinen Skalen stattfinden: in neuartigen Materialien, die nur wenige Nanometer groß sind, und auf Zeitskalen, die kürzer sind als milliardstel Sekunden. Erst ein tiefes Verständnis dieser quantenmechanischen Effekte macht neue technologische Konzepte möglich.

Was passiert eigentlich auf atomarer Ebene?

Physiker*innen untersuchen experimentell und theoretisch, wie sich Elektronen und andere Quantenteilchen verhalten und miteinander wechselwirken. Dabei entwickeln sie Methoden, um ultraschnelle Prozesse sichtbar zu machen und gezielt zu steuern. Ziel ist es, fundamentale Vorgänge der Natur besser zu verstehen – und dieses Wissen für neue Formen der Informationsverarbeitung nutzbar zu machen.

Welche Technologien könnten daraus entstehen?

Die Forschung eröffnet Perspektiven für Quantencomputer, abhörsichere Quantenkommunikation und hochpräzise Quantensensoren. Gleichzeitig arbeiten Wissenschaftler*innen an quantenelektronischen Konzepten, die künftig deutlich energieeffizientere Technologien ermöglichen könnten. Damit verbindet der Schwerpunkt Grundlagenforschung mit der Frage, wie physikalisches Wissen langfristig gesellschaftliche und technologische Entwicklungen prägen wird.