Start der ersten CZS Nachwuchsgruppe in Stuttgart

Moderne Technologien beruhen auf der präzisen Kontrolle von Materie bis hin zur atomaren Skala. Um Rechenleistung, Speicherkapazität oder Energieeffizienz zu erhöhen, werden erhebliche Anstrengungen zur Miniaturisierung von Bauelementen unternommen: Elektronische Chips nutzen Metalle, Isolatoren und Halbleiter, die im Nanometerbereich strukturiert sind. Die Eigenschaften der uns umgebenden Materialien werden im wesentlich durch die räumliche Anordnung der in ihnen enthaltenen Atome bestimmt. Einmal festgelegt, lassen sich diese statischen Eigenschaften kaum noch verändern: Um zum Beispiel aus einem Metall einen Isolator zu machen, sind extreme Temperaturen, Drücke oder Magnetfelder notwendig, die nur sehr schwer herzustellen sind.

"Der nächste Technologiesprung ist die dynamische Kontrolle der Materie", sagt Dr. Laëtitia Farinacci. "Ähnlich wie eine Mikrowelle Lebensmittel schnell erhitzt, werden wir die Wechselwirkung von Materie mit elektromagnetischen Feldern – also mit Licht - nutzen, um ihre grundlegenden Eigenschaften zu steuern."

Dr. Farinacci, die ihre Forschungsgruppe im Februar 2024 begonnen hat, wird diese Herausforderung auf fundamentaler Ebene angehen und die Wechselwirkung von Licht, Magnetismus und Supraleitung untersuchen. Ihre CZS Nachwuchsgruppe wird ein Rastertunnelmikroskop einsetzen, um die genaue Position magnetischer Atome zu kontrollieren und Nanostrukturen mit genau definierten Quantenzuständen zu entwerfen, die mit Licht manipuliert werden können. Die dynamische Kontrolle der physikalischen Eigenschaften der Nanostrukturen wird dann mit modernsten Techniken erreicht, die von kohärenter Kontrolle durch Elektronenspinresonanz, zu Pump-Probe Verfahren und stochastischer Resonanzspektroskopie reichen.

"Die Eigenschaften von Nanostrukturen dynamisch in der Zeit zu kontrollieren, bietet eine neue Möglichkeit, Quantenzustände mit hoher Präzision zu formen. Das könnte dynamisch konfigurierbare, elektronische Bauelemente ermöglichen, deren Funktion nicht mehr nur durch die Wahl der Materialien, sondern auch durch Lichtfelder gesteuert wird", ergänzt Prof. Sebastian Loth vom Institut für Funktionelle Materie und Quantentechnologien, an dem die CZS Nachwuchsgruppe von Dr. Farinacci angesiedelt ist.

"Wir freuen uns, Dr. Laëtitia Farinacci als erste CZS-Nachwuchsgruppenleiterin für Quantenphotonik am Standort Stuttgart gewonnen zu haben. Mit ihrem Forschungsprogramm und ihrer Expertise hat Laëtitia Farinacci nicht nur den Vorstand, sondern auch den international besetzten wissenschaftlichen Beirat des CZS Center QPhoton überzeugt", betont Tilman Pfau, einer der drei Direktoren des CZS Center für Quantenphotonik in Stuttgart. Die CZS-Nachwuchsgruppe von Laetitia Farinacci ist die erste von insgesamt vier CZS-Nachwuchsgruppen für Quantenphotonik am CZS Center QPhoton. Eine weitere CZS-Nachwuchsgruppe startet im August in Stuttgart. Eine Ausschreibung für die noch offenen Stellen in Jena und Stuttgart ist für das Frühjahr 2024 geplant.