Von exotischen Teilchen träumen

16. Juli 2013, 18:35
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Georgios Katsaros beforscht Grundlagen für einen neuen Quantencomputer

Dass Naturwissenschafter nüchterne Menschen sind, dieses Klischee hält sich trotz zahlreicher prominenter Gegenbeispiele schon seit Jahrzehnten. Gerade Nüchternheit ist das Letzte, das man Georgios Katsaros, aktueller Start-Preisträger im Fach Physik, attestieren kann. "Ohne Träume gehe ich nicht ins Labor", sagt er, sobald er mit kurzen Worten sein denkbar komplexes Forschungsfeld umrissen hat.

Es geht um Vorhersagen von Teilchen mit "exotischen" Eigenschaften, wenn sie zum Beispiel zugleich Teilchen und Antiteilchen sind. Katsaros denkt an eine neue Generation von Quantencomputern, die in vielerlei Hinsicht der jetzigen überlegen sein könnte. Und er will theoretische Vorhersagen im Labor realisieren - in einer Anordnung von Nanomaterialen, Supraleitern und Magnetfeldern. "Man muss sich das vorstellen wie ein Kochrezept", sagt Katsaros. Es braucht die richtigen Zugaben und Gewürze - wenn das Experiment dann noch richtig zubereitet wird, "dann funktioniert es".

Bei den exotischen Teilchen handelt es sich um Majorana-Fermionen, die der Physiker Ettore Majorana vorhergesagt hat. Zwar gibt es erste experimentelle Indizien, doch die Community ist noch nicht einig, ob diese ausreichend sind, um die Existenz der Majorana-Fermionen als gesichert anzusehen. Sollten sie tatsächlich existieren, könnte es möglich sein, eine neue Form von Quantencomputern mit ihnen zu bauen, sogenannte Topologische Quantencomputer.

Derzeit wird vor allem an Quantencomputern auf Qubit-Basis gearbeitet, für die jeder Einfluss von außen schädlich ist. Ein topologischer Quantencomputer wäre dagegen immun, womit das Hauptproblem in der praktischen Realisierung eines Quantencomputers aus dem Weg geräumt wäre.

Physikalischen Prinzipien im Nanometerbereich

Ziel des Projekts, für das der 36-jährige Katsaros nun durch einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats ERC gefördert wird, ist das Studium dieser grundlegenden physikalischen Prinzipien im Nanometerbereich. Dazu wird Germanium verwendet, ein chemisches Element, das zu den Halbmetallen gehört. Um Majorana-Fermionen herzustellen, benützt Katsaros Germaniumdrähte, die selbstorganisiert auf Silizium wachsen - dem Grundelemente aktueller Informationstechnologie. So könnten die gewonnenen neuen Erkenntnisse direkt in die bestehenden Technologien transferiert werden.

Falls es Forschern gelingt, die exotischen Teilchen tatsächlich nachzuweisen, woran derzeit nicht nur Katsaros, sondern einige Gruppen weltweit arbeiten, würde das unser Bild der heutigen Physik revolutionieren "Die theoretischen Vorhersagen gehen in Richtung Science-Fiction." Der Weg dorthin kann aber immer wieder auch "sehr frustrierend sein, weil so oft im Labor etwas nicht funktioniert".

Der gebürtige Grieche, der in Deutschland promoviert hat, ist nun seit einem Jahr Gruppenleiter an der Kepler-Universität Linz und momentan vor allem noch damit beschäftigt, dort sein Labor aufzubauen. "Das braucht extrem viel Zeit." Der Frage, was er gern tut, wenn er nicht im Labor ist, folgt eine lange Nachdenkpause. "Ich arbeite gerade daran, auf einen Zwölf-Stunden-Arbeitstag herunterzukommen", sagt er dann, ohne Ironie, ohne Verbitterung. "Die Arbeit macht mir eben Spaß", meint der Wissenschafter. (Tanja Traxler, DER STANDARD, 17.7.2013)

  • Georgios Katsaros vergleicht Forschung mit Kochen.
    foto: brunthaler

    Georgios Katsaros vergleicht Forschung mit Kochen.

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