Neuer Name, erweiterter Fokus: ctd.qmat startet in die Zukunft der Quantenfor­schung

Mit Dynamik und Quanten-Vibe geht das Würzburg-Dresdner Exzellenzcluster ctd.qmat – Complexity, Topology and Dynamics in Quantum Matter in die 2. Förderperiode der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder. Das neue „d“ im Namen steht für die Dynamik von Quantensystemen, ein zentrales Thema der aktuellen Festkörperphysik und ein neuer Fokus der Cluster-Forschung. Ein besseres Verständnis der Quantendynamik gilt als Schlüssel, um neuartige Phänomene in Quantenmaterialien für Anwendungen wie grüne Energietechnologien, Quantencomputing oder hochsensible Sensorik nutzbar zu machen. Begleitet wird das Rebranding vom Quantensound des Loop-Künstlers Konrad Kuechenmeister.

Neue Dynamik im System
Neben Komplexität und Topologie bildet die Dynamik in Quantensystemen für ctd.qmat nun den dritten Schwerpunkt, der alle Forschungsbereiche des Exzellenzclusters prägen wird. „Die Quantendynamik ist der Schlüssel, um die in der 1. Förderperiode entdeckten Phänomene tiefgreifender zu verstehen, gezielt zu kontrollieren und technologisch einsetzen zu können“, betont Matthias Vojta, Professor für Theoretische Festkörperphysik an der Technischen Universität Dresden und Dresdner Sprecher des Clusters. „Wir freuen uns darauf, in der 2. Förderperiode bis 2032 noch schönere Physik zu machen und uns dabei stärker auf Anwendungskonzepte für unsere Grundlagenforschung zu konzentrieren.“

Quantenprozesse in Echtzeit kontrollieren
Wie verändern sich Quantensysteme im Zeitverlauf, besonders unter zeitabhängigen äußeren Impulsen wie elektrischen Strömen, Magnetfeldern oder Druck? Fragen wie diese rücken bei ctd.qmat verstärkt ins Blickfeld. „Viele Anwendungen in der Informationsverarbeitung, Sensorik oder Energieumwandlung beruhen auf extrem schnellen Schalt- und Steuervorgängen“, erklärt Ralph Claessen, Professor für Experimentelle Physik IV der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und Würzburger Clustersprecher. „In der 2. Förderperiode entwickeln wir Theorien zur komplexen Dynamik in topologischen Quantenmaterialien und erforschen Phänomene, die nur unter dynamischer Steuerung auftreten.“ Um ultraschnelle Prozesse in Echtzeit zu messen und zu kontrollieren, wird die experimentelle Infrastruktur weiter ausgebaut. Ziel sind Quantenmaterialien, die bei Raumtemperatur funktionieren und neue Möglichkeiten für grüne Energietechnologien, energiesparende Elektronik, präzise Sensorik oder robuste Quantenbits eröffnen.

Vielversprechende Forschungsansätze
Zu den besonders vielversprechenden Forschungslinien gehört die topologische Katalyse. Hier untersuchen ctd.qmat-Wissenschaftler:innen, wie sich topologische Quantenmaterialien nutzen lassen, um elektrochemische Prozesse wirtschaftlicher zu gestalten, etwa bei der Umwandlung von CO₂ oder der Herstellung von grünem Wasserstoff. Erste Befunde deuten darauf hin, dass sich katalytische Aktivität durch gezielte zeitabhängige Steuerung topologischer Eigenschaften ein- und ausschalten lässt.

Darüber hinaus arbeitet das Cluster an neuen Formen topologischer Supraleitung, die langlebige Quantenzustände und stabilere QuBits ermöglichen könnten. Ein weiteres Thema ist das Quantum-Sensing. Dabei werden zum Beispiel hochempfindliche Messverfahren auf Basis einzelner Spins entwickelt.

Ausbau von Forschung und Infrastruktur
Mit dem neuen Forschungsfeld C „Synthetische Quantenmaterie“ erweitert ctd.qmat seinen bisherigen Photonik-Schwerpunkt um künstliche Plattformen, auf denen sich Quantenphänomene erzeugen, verstärken und genau steuern lassen – auch solche, die in natürlichen Materialien nicht vorkommen. Zudem sind sechs Neubesetzungen von Professuren u.a. mit Expert:innen für Quantendynamik geplant, je drei pro Standort. In Dresden wird 2029 gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) ein neues Quantenforschungszentrum mit hochmodernen Laborflächen eröffnet.

Wie klingt die Zukunft? Rebranding-Video mit Quanten-Vibe

© Tobias Ritz

Der Dresdner Loop-Künstler Konrad Kuechenmeister hat die Klänge der topologischen Materialforschung in Würzburg und Dresden eingefangen und daraus einen Soundtrack gemixt: handgemachte Loop-Musik voller Quanten-Vibes. Zu erleben ist der Quantensound im Rebranding-Video von ctd.qmat, das anlässlich der Premiere des neuen Namens veröffentlicht wurde.

Der Multiinstrumentalist, Produzent und Performer Konrad Kuechenmeister nutzt einen Looper, um rhythmische Sounds und Klangteppiche zu erzeugen. Mit diesem Effektgerät können Musiksequenzen aufgenommen und dann in Schleifen (Loops) abgespielt werden.

Quantensound hören: https://youtu.be/vTCgSWlDrK8

ctd.qmat
Das Exzellenzcluster ctd.qmat – Complexity, Topology and Dynamics in Quantum Matter (Komplexität, Topologie und Dynamik in Quantenmaterialien) der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und der Technischen Universität Dresden erforscht und entwickelt neuartige Quantenmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Etwa 300 Wissenschaftler:innen aus mehr als 30 Ländern entwerfen an der Schnittstelle von Physik, Chemie und Materialwissenschaften die Grundlagen für die Technologien der Zukunft. 2026 ist das Cluster in die 2. Förderperiode der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gestartet – mit erweitertem Fokus auf die Dynamik von Quantenprozessen.

Ansprechpartnerin für Journalist:innen
Katja Lesser 
Pressesprecherin & Leitung Kommunikation 
Würzburg-Dresdner Exzellenzcluster ctd.qmat
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