NbNanoQ

Seit mehreren Jahrzehnten wird international an der Entwicklung eines hochgenauen Standards für den elektrischen Strom – ein Quantenstandard zur Darstellung des Ampere – gearbeitet. Um hierbei einen Durchbruch zu erzielen, verfolgt das Projekt einen neuen Ansatz auf der Basis von supraleitenden Nanodrähten aus Niobnitrid.
Die Entwicklung eines solchen Quantenstandards hat erhebliche Bedeutung für die zukünftige Innovationskraft der deutschen Volkswirtschaft und ist ein Bestandteil des BMBF‐Forschungsprogramms Quantensysteme –Spitzentechnologie entwickeln. Zukunft gestalten.

Das Ziel des Vorhabens ist es, eine reproduzierbare und stabile Nanodraht‐ Technologie auf der Basis von gestört‐supraleitenden Niobnitrid‐Schichten zu entwickeln. Mit Hilfe dieser Technologie können neue Tunnel‐Bauelemente realisiert und in Array‐Schaltungen kombiniert werden. Werden diese bei tiefen Temperaturen durch Mikrowelleneinstrahlung synchronisiert, entstehen quantisierte Stromstufen, die als hochpräziser Standard dienen können.

Mit der Realisierung eines Quanten‐Stromstandards wird es möglich, das sogenannte metrologische Dreieck aus Spannung, Widerstand und Strom erstmalig zu schließen, damit eine Schlüsselaufgabe in der elektrischen Metrologie zu lösen und die Grundlage für ein breites Spektrum an hochpräzisen elektrischen und elektronischen Geräten neuer Generation zu legen. Zugleich kann die neue Nanodraht‐Technologie dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit supraleitender Quantenprozessoren zu erhöhen – die zentrale Aufgabe bei der Entwicklung anwendbarer Quantencomputer.