Mischungskryostat mit optischem Zugang und 2-Achsen-Vektormagnet

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452609618

Gefördert werden soll ein kryogenfreier Verdünnungs-Kühlschrank mit optischem Zugang und einem Zwei-Achsen-Vektormagneten, der in weiterführenden Experimenten des Lehrstuhls für Halbleiter-Nanostrukturen und Quantensysteme (SNQS - Prof. J. J. Finley) am Walter-Schottky-Institut (WSI) der Technischen Universität München (TUM) eingesetzt werden soll. Die Forschung am SNQS konzentriert sich auf dem Schnittpunkt zwischen der Quantenoptik und Physik der kondensierten Materie. Die Finley-Gruppe verwendet maßgeschneiderte optische Felder, um diskrete und Vielteilchenquantenzustände in nanostrukturierten Halbleitern zu präparieren, untersuchen und zu kontrollieren, und wendet fortgeschrittene Nanostrukturierungsmethoden an, um Licht-Materie-Wechselwirkungen auf Längenskalen bis zu einigen Nanometern maßzuschneidern. Gegenwärtig besteht die Gruppe aus ca. 50 Personen mit breit gefächerten Forschungsschwerpunkten: I. Quanten-Nanomaterialien: Synthese und Untersuchung von spezialisierten Materialien und neuartigen Heterogrenzflächen aus III-V-Halbleitern, Diamanten und 2D-Materialien. Insbesondere III-V elektronische und photonische Systeme auf der Basis von Nanodrähten, elektronische und magnetische Phänomene in 2D-Heterogrenzflächen und emergente stark korrelierte und Quantenvielteilchenzustände, die durch das koppeln der Schichten miteinander induziert werden.II. Nanophotonische & nanoelektronische Systeme: Quantenspinsysteme in III-V-Halbleitern und Diamant und ihre Verwendung für verteilte quantenphotonische Technologien. Diskrete Spin-Photon Schnittstellen, messbasierte Ansätze für Quantentechnologien und kollektive Phänomene bei nanoskaligen Lasern.III. Nanosysteme für Quantensensoren und Kommunikation: Entwicklung von Quanten, Sensoren mit besonderem Schwerpunkt auf Anwendungen in den Lebenswissenschaften und ultraempfindlichen Photodetektoren, die an der Grenze zur Quantenmechanik arbeiten.Das beantragte Großgerät wird von der SNQS-Gruppe in jedem der Forschungsschwerpunkte I, II und III eingesetzt. Es wird völlig neue Forschungsrichtungen eröffnen, die sich auf die Untersuchung stark korrelierter Quantensysteme konzentrieren, die durch atomar dünne 2D-Halbleiter und ihren Heterostrukturen realisiert werden. Es wird die laufenden Forschungsaktivitäten mit halbleiterbasierten Quantensystemen synergetisch mit den in München ansässigen Gruppen verbinden, die mit supraleitenden Quantenschaltkreisen arbeiten (z.B. im Rahmen des Exzellenzclusters MCQST). Schließlich wird es einen Knotenpunkt einer geplanten prototypischen messungsbasierten photonischen Quantenkommunikationsverbindung zwischen verschiedenen Institutionen (WSI und ZQE) im Raum München bilden. Als solches ist es eine Schlüsselinvestition, die das Kernstück der Infrastruktur bildet, welches die Forschungsstrategie des SNQS-Lehrstuhls für das kommende Jahrzehnt ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mischungskryostat mit optischem Zugang und 2-Achsen-Vektormagnet
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr. Jonathan J. Finley