Quantenmaterial bei Raumtemperatur aus Goldatomen hergestellt

Wissenschaftler haben das erste Quantenmaterial geschaffen, das bei Raumtemperatur arbeitet, indem sie Goldatome zu einer Struktur formten, die Licht basierend auf seinen Quanteneigenschaften filtert. Das Material, ein sogenannter quantenstatistischer plasmonischer Metakristall, wurde von einem Team der University of Cambridge entwickelt und in der Fachzeitschrift Nature vorgestellt. Dieser Durchbruch könnte zu praktischen Quantentechnologien führen, die keine teuren Kühlsysteme benötigen.

Das Material beeinflusst Licht auf eine Weise, die der Steuerung von Elektronen durch Halbleiter ähnelt, indem es Photonen nach ihrer Quantenstatistik sortiert. Das bedeutet, es kann zwischen verschiedenen Arten von Quantenlicht unterscheiden, wie einzelnen Photonen und Photonenpaaren. Die Errungenschaft ist bedeutend, da frühere Quantenmaterialien nur bei extrem niedrigen Temperaturen funktionierten, was ihre praktischen Anwendungen einschränkte.

Die Forscher bauten den Metakristall, indem sie Goldnanopartikel in ein präzises Gitter anordneten. Wenn Licht auf die Struktur trifft, interagiert es mit Plasmonen – kollektiven Elektronenschwingungen – und erzeugt Quanteneffekte bei Raumtemperatur. Das Team demonstrierte, dass das Material Licht danach filtern kann, ob es gebündelt oder antibündelt ist, eine wichtige Quanteneigenschaft.

Diese Entwicklung öffnet die Tür für Quantengeräte wie Sensoren, Kommunikationssysteme und Computer, die in alltäglichen Umgebungen arbeiten können. Die nächsten Schritte umfassen die Verfeinerung des Materials und die Erforschung seiner Verwendung in praktischen Quantenschaltungen. Die Forscher glauben, dass dieser Ansatz auf andere Metalle und Strukturen ausgeweitet werden könnte, was möglicherweise zu einer neuen Klasse von Quantenmaterialien bei Raumtemperatur führt.