Motivation

Quantentechnologien, die auf maßgeschneiderten Nanostrukturen beruhen, bieten viele neue Möglichkeiten für das Quanten-Computing und die Quanten-Sensorik. Die Erforschung dieser Ansätze erfordert die Verwendung von Rastersondenmikroskopen im Ultrahochvakuum (UHV), mit denen sich solche Nanostrukturen herstellen, auffinden, abbilden und untersuchen lassen. Weil es um die Kontrolle einzelner Quantenzustände geht, müssen diese Experimente bei ultratiefen Temperaturen (<0.1 K) durchgeführt werden.

Ziele und Vorgehen

In diesem Verbundprojekt wird die weltweit erste auf der adiabatischen Entmagnetisierungskühlung beruhende Millikelvin- und UHV- Rastersondenmikroskopie-Gerätefamilie entwickelt. Diese ist als Experimentierumgebung für das aufstrebende Forschungsfeld der Quanten- Nanowissenschaften und die Quantentechnologien vielseitig einsetzbar.

Innovation und Perspektiven

Der Ansatz erlaubt den kompletten Verzicht auf mechanische Pumpen und zirkulierende Kryoflüssigkeiten und sorgt somit für eine herausragende mechanische Stabilität. Auf diese Weise schafft das Projekt die Voraussetzungen für die Untersuchung empfindlichster Nanostrukturen. Die Entflechtung von Kryostat und Experiment gestattet eine einzigartige Modularität und damit die Nutzung einer ganzen Gerätefamilie unterschiedlicher Experimentierumgebungen im gleichen Kryostaten. Im Anschluss an das Projekt soll der Demonstrator zu einem marktreifen Produkt weiterentwickelt und als eine modulare Experimentierplattform einem breiten Anwenderkreis verfügbar gemacht werden.