Research Highlights

ETH-Forschende haben einen Kristall in einen Quanten-Überlagerungszustand versetzt und gemessen, wie lange Quanteneffekte in den Schwingungen des Kristalls andauerten. Solche Messungen sind wichtig, um Obergrenzen für mögliche Modifikationen der Quantentheorie zu finden, die erklären könnten, warum wir im Alltag kein Quantenverhalten sehen.

Systeme, in denen die mechanische Bewegung auf der Ebene einzelner Quanten gesteuert wird, entwickeln sich zu einer vielversprechenden Plattform für Quantentechnologien. Eine neue experimentelle Arbeit zeigen nun, wie die Quanteneigenschaften solcher Systeme gemessen werden können, ohne den Quantenzustand zu zerstören – eine wichtige Voraussetzung für die Erschliessung des vollen Potenzials mechanischer Quantensysteme.

Die erste praktische Demonstration eines Ansatzes, der das Standardparadigma der Rastersondenmikroskopie umkehrt, bringt die Aussicht auf Kraftmessungen an der Grenze des physikalisch Möglichen.

Materialien, die topologische elektronische Eigenschaften und Quantenmagnetismus vereinen, sind von grossem Interesse, weil sich in ihnen vielseitige Quanten-Vielteilchenphysik entfaltet und hintsichtlich möglicher Anwendungen in elektronischen Bauteilen. Für ein solches Material haben ETH-Physiker nun den mikroskopischen Mechanismus etabliert, der Magnetismus und elektronische Bandtopologie verbindet.

In sogenannten Polaritonen sind Licht- und Materiezustände stark miteinander gekoppelt. Die Gruppe von Prof. Ataç İmamoğlu hat nun einen neuen Ansatz entwickelt, um nichtlineare optische Eigenschaften solcher "Quasiteichen" in stark korrelierten elektronischen Zuständen zu untersuchen. Sie eröffnen damit neue Perspektiven sowohl für die Photonik wie auch für die Erforschung von exotischen Vielteilchenzuständen.

Ein in der Gruppe von Werner Wegscheider gefertigtes Halbleiterelement hat die Grundlage geschaffen für eine Quantensimulation des sogenannten Fermi–Hubbard-Modells, ein Schlüsselkonzept in der Festkörperphysik. Dieser Fortschritt in der experimentellen Erforschung der Quanten-Vielteilchenphysik basierend auf einem Halbleitermaterial wurde in der Zeitschrift Nature publiziert.

In einer Zusammenarbeit von drei Gruppen im Departement Physik wurde ein Instrument geschaffen, das die Quantenzustände von Licht und Materie stark koppelt. Dieses Hybridsystem eröffnet neue Möglichkeiten, die Vorteile verschiedener Quantenplattformen zu kombinieren — und damit eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.