Seit dem Jahr 2018 kürt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Quantum Future Award jedes Jahr die besten Abschlussarbeiten auf dem Gebiet der angewandten Quantentechnologien. Die zehn besten Bewerberinnen und Bewerber in den Kategorien Master und Promotion waren am 29. November nach Berlin eingeladen, um ihre Arbeit in dreiminütigen Pitches zu präsentieren.
Mit seiner Doktorarbeit und seinem Pitch überzeugte Dr. Christian Hölzl vom 5. Physikalischen Institut die Jury, die ihn mit Platz 2 in der Kategorie Promotion auszeichnete.
Quantensimulation auf Basis von zirkularen Rydberg-Atomen
Hölzl forscht im BMBF-Quantum-Future-Projekt „CiRQus - Circular Rydberg Atom Quantum Simulator“ an den Grundlagen für zukünftige Quantencomputer – einer vielversprechenden, extrem leistungsfähigen neuen Art von Computern. Unter Leitung von Dr. Florian Meinert arbeitet das CiRQus Team an der Weiterentwicklung von Quantensimulatoren. Dabei handelt es sich um eine auf bestimmte Aufgaben spezialisierte Art von Quantencomputern. „Quantensimulatoren können uns helfen, grundsätzliche Fragestellungen aus zum Beispiel der Materialforschung oder Chemie zu klären“, erklärt Hölzl.
In seiner Doktorarbeit ist es ihm gelungen, mithilfe eines optischen Pinzettenaufbaus bei Raumtemperatur eine neue Art von Quantensimulatorexperiment zu realisieren: Hölzl beschäftigte sich mit dem sogenannten Rydberg-Zustand von Erdalkaliatomen. Atome im Rydberg-Zustand haben besondere Eigenschaften, die sie für Anwendungen in der Quantencomputing-Technologie attraktiv machen. Allerdings ist die Rydberg-Lebensdauer zeitlich begrenzt. Hölzls neuer Ansatz nutzt die sogenannten zirkularen Rydberg-Zustände, bei denen das angeregte Elektron eine kreisförmige Bahn um den Atomkern einschlägt. Zirkulare Rydberg-Atome bieten im Vergleich zu anderen Rydberg-Zuständen eine erhöhte Stabilität und eine längere Lebensdauer. Damit bieten sie großes Potenzial für die Entwicklung von leistungsfähigeren Quantensimulatoren und ermöglichen zudem neuartige und einzigartige Kontrollmöglichkeiten für die Laserkühlung, die Bildgebung oder die kohärente optische Manipulation von Rydberg-Atomen.
Die Jury würdigte unter anderem die hohe praktische Relevanz für die Anwendung und zeichnete Hölzls Doktorarbeit mit dem zweiten Preis aus, der mit 4000 Euro für Studienreisen dotiert ist. „Der Preis ist eine großartige Auszeichnung für die Arbeit, die ich und mein Team geleistet haben“, freut sich Hölzl.
Dr. Christian Hölzls Promotion trägt den Titel „Realization of Alkaline-Earth Circular Rydberg Qubits in Optical Tweezer Arrays“.
Quantum Future Award 2024: Der 3-Minuten-Pitch von Christian Hölzl (ab Min. 39:33)
Weitere Informationen
Kontakt
Lena Jauernig
Redakteurin Wissenschaftskommunikation / Wissenschaftlicher Nachwuchs