Von Quantenverschränkung und Spinflüssigkeiten: Konferenz bringt führende Quantenforschende nach Garching

Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärt – genau 100 Jahre nach der Geburtsstunde der Quantenmechanik. Auch Garching wurde im Oktober zum Hotspot der internationalen Quantenmaterialforschung, als über 70 Forschende aus aller Welt zu den ersten Munich Quantum Matter Days zusammenkamen.

20251030 Munich Quantum Matter Days V01 Die Teilnehmenden der Munich Quantum Matter Days vor dem IAS. © Laura Richter, FRM II / TUM

Die Teilnehmenden der Munich Quantum Matter Days vor dem IAS. © Laura Richter, FRM II / TUM

„Quantenwissenschaft ist überall“

Die Organisatoren Prof. Dr. Natalia Perkins, TUM-IAS Hans Fischer Senior Fellow, Prof. Dr. Johannes Knolle vom Lehrstuhl für Quantenmaterie und Nanophysik an der Technischen Universität München (TUM) sowie Prof. Dr. Christian Pfleiderer, wissenschaftlicher Direktor des FRM II und am MLZ, brachten für die einwöchige Veranstaltung vom 27. Oktober an 30 hochkarätige Vortragende zusammen, um die neuesten Erkenntnisse in Bereichen wie Quantenmagnetismus, Spinflüssigkeiten und topologische Materialien zu diskutieren. „Die Quantenwissenschaft ist überall – und sie zeigt sich in vielen faszinierenden Formen“, sagte Christian Pfleiderer. „Mit den Quantum Matter Days schaffen wir einen Treffpunkt für unsere wachsende Community der Quantenforscherinnen und -forschern und eine Plattform für den wissenschaftlichen Austausch auf höchstem Niveau.“

Postersession Quantum Matter Bei der Poster-Session konnten die Teilnehmenden bei einer typisch bayerischen Brotzeit ihre Ideen austauschen. © Christoph Kreileder, FRM II / TUM

Bei der Poster-Session konnten die Teilnehmenden bei einer typisch bayerischen Brotzeit ihre Ideen austauschen. © Christoph Kreileder, FRM II / TUM

Das Rätsel der Quantenverschränkung vieler Teilchen

Im Mittelpunkt der Konferenz stand eine der zentralen Herausforderungen der modernen Quantenphysik: das Verständnis stark korrelierter Quantenmaterialien – Systeme, in denen der Zustand jedes Teilchens untrennbar mit dem vieler anderer verbunden ist. Dieses Phänomen der Quantenverschränkung – welches wohl zu den paradoxesten Prinzipien der Physik gehört – beschreibt, wie zwei oder mehr Teilchen so eng miteinander verknüpft sind, dass ihre Zustände nicht mehr unabhängig voneinander betrachtet werden können – eine Erscheinung, die Albert Einstein einst als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnete.

In stark korrelierten Materialien wird diese Verschränkung noch komplexer: Sie erstreckt sich über ganze Systeme aus zahllosen, miteinander wechselwirkenden Teilchen. Trotz großer Fortschritte bei der Entdeckung und Klassifizierung neuer Quantenmateriezustände bleibt ihr Verhalten oft rätselhaft. Wie reagieren diese Systeme beispielsweise auf Licht, Wärme oder Magnetfelder? Neue theoretische Modelle werden gebraucht, um die Prozesse besser zu verstehen und neue Quantenzustände zu identifizieren.

Gruppenfoto Wanderung Andechs Bei angenehmem Wetter unternahmen die Teilnehmenden eine Wanderung zum Kloster Andechs und setzten ihre Diskussionen über Quantenmaterie nahe den bayerischen Alpen fort. © Martina Kretzer, FRM II / TUM

Bei angenehmem Wetter unternahmen die Teilnehmenden eine Wanderung zum Kloster Andechs und setzten ihre Diskussionen über Quantenmaterie nahe den bayerischen Alpen fort. © Martina Kretzer, FRM II / TUM

Theorie trifft Praxis

„Das Feedback der mehr als 70 Teilnehmenden war äußerst positiv“, sagte Natalia Perkins. „Die vielfältigen Vorträge, lebhaften Diskussionen und die offene Atmosphäre wurden besonders gelobt, die den Austausch sowohl zwischen den Theoretikern als auch den Experimentalphysikern gleichermaßen förderten.“

Die Sessions am Institute for Advanced Study (IAS) und am Zentrum für Quantum Engineering (ZQE) boten dabei einen fruchtbaren Nährboden für Synergien und neue Ideen. Nach diesem erfolgreichen Auftakt könnten sich die Quantum Matter Days als biennales Treffen der internationalen Quantenforschung etablieren.