Experimentalphysik Quantenphysik (Zumbühl)Head of Research Unit Prof. Dr.Dominik ZumbühlOverviewMembersPublicationsProjects & CollaborationsProjects & Collaborations OverviewMembersPublicationsProjects & Collaborations Projects & Collaborations 22 foundShow per page10 10 20 50 NCCR SPIN - Moth A6.4 20% Research Project | 2 Project MembersImported from Grants Tool 4709577 Werner-Siemens Forschungszentrum für molekulare Quantensysteme (MolQ) Research Project | 2 Project MembersImported from Grants Tool 4708226 Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersImported from Grants Tool 4650779 Scanning Nanowire Quantum Dot Research Project | 2 Project MembersIn this project we aim to combine the exceptional sensitivity of nanowire quantum dots as detectors of charge with scanning probe capabilities of customized cantilevers. The resulting scanning nanowire quantum dot will enable imaging of localized charges and electron densities with high sensitivity, high resolution, and under a large variety of environmental circumstances. QUSTEC PhD fellowship - Germanium Silicon Nanowire Nanostructures Research Project | 1 Project Membersabstract QUSTEC PhD fellowship - Quantum transport at microkelvin temperatures Research Project | 1 Project Membersabstract TOPSQUAD / TOPOLOGICALLY PROTECTED AND SCALABLE QUANTUM BITS Research Project | 4 Project MembersOur vision is to enable the world of quantum computing through an unprecedented stable and scalable manyqubi system. This platform will allow us to establish important scientific breakthroughs such as the observation of Majorana bound states, which can lead to the new field of non-Abelian many-body physics. A universal quantum computer can be exponentially faster than classical computers for certain scientific and technological applications. This long-awaited innovation can help solve many global challenges of our time related to health, energy and the climate, such as quantum chemistry problems in order to design new medicines, material property prediction for efficient energy storage, big data handling problems, needed for complexity of climate physics. Such a quantum computer has not yet been realized because of qubit fragility and qubit scalability. The output of TOPSQUAD lays the foundation for universal quantum computing with stable and scalable qubits: We will address qubit fragility by creating topological states, which are insensitive to decoherence. We will address qubit scalability by developing waferscale fabrication technology, using CMOS-compatible processes. After TOPSQUAD, existing integrated-circuit technology can then serve to scale up from individual qubits to 100,000s. These two approaches have not been combined within a single system, but our recent results show that we can be the first to address the key challenges: 1. For the first time we will synthesise Ge wires on silicon wafers using scalable CMOS-compatible processes. 2. We will devise an unprecedented silicon system with the required topological properties: Ge wires with a silicon shell. 3. The thin Si shell will suppress metallization, thus avoiding the destruction of topological states by proximityinduced superconductivity, a typically overlooked problem. With this, TOPSQUAD can realize a scalable, CMOS-compatible, topologically protected system. EMP / European Microkelvin Platform Research Project | 1 Project MembersThe European Microkelvin Platform (EMP) provides access to the ultralow temperature frontier approaching absolute zero. The Platform is continuously evolving by extending its reach, building on the integration achieved through previous infrastructure calls. Europe already has a significant research lead in the microkelvin regime and we will reinforce this by encouraging the further exploitation, in both the shorter and longer term, of ultralow temperatures for the development of new concepts, new applications and new devices, especially in the fields of nanoscience, materials research and quantum technology in all its forms. The EMP is a consortium of 17 partners which provide an extensive portfolio of capacities and expertise in ultralow temperature physics. Since this is a fast evolving and expanding frontier field, we also lay considerable weight on improving and upgrading our infrastructure, since the lowest accessible temperatures are continuously falling. These advances allow us, and our users from across Europe, to study new phenomena, thereby generating new knowledge, applications and commercial opportunities. We have a particular interest in the benefits of ultralow temperature physics for driving forward the inter-related areas of quantum materials, nanoscience, and quantum technology. The activities of the EMP hold enormous potential for innovation. Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersDie Quantenphysik wurde zwar schon vor über hundert Jahren entwickelt, allerdings ist es erst in jüngster Zeit, dass wir die Möglichkeiten in Händen halten um einzelne Quantensysteme im Labor zu untersuchen, zu verstehen, und kontrolliert zu manipulieren. Dies öffnet uns die Türen zur fundamentalen Studie der Gesetze der Quantenmechanik, z. B. in nanostrukturierten Proben, und legt das Fundament für zukünftige Quantentechnologien wie Quantencomputing und neue Quantenmaterialien. Die experimentelle Realisierung neuer Quantenzustände in Nanosystemen - mit dem Potenzial zukünftig als Qubits zu fungieren - und die Erforschung der zugrundeliegenden Physik gehört zu den spannendsten und aktivsten Forschungsgebieten der heutigen Festkörperphysik. Lay summary Zahlreiche Arbeitsgruppen arbeiten weltweit daran, mit Hightech-Kühlschränken Temperaturen möglichst nahe am absoluten Nullpunkt zu erreichen. Dieser liegt bei 0 Kelvin oder −273,15 °C. Für Physiker ist es erstrebenswert ihre Apparaturen soweit abzukühlen, dass sie diesem Kältemaximum möglichst nahekommen, da diese extrem tiefen Temperaturen ideale Bedingungen für Quantenexperimente bieten und sich ganz neue physikalische Phänomene untersuchen lassen. Das Prinzip der magnetischen Kühlung kann auch in der Nanoelektronik eingesetzt werden um damit Nanoelektronik Geräte auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abzukühlen. In diesem Projekt wollen wir Temperaturen unter 1 mK in Nanoelektronischen Schaltkreisen erreichen. Bei solch tiefen Temperaturen lassen sich auch stabilere Quanten Bits, kurz Qubits, realisieren, die als Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen. Wir untersuchen solche Qubits in Halbleitermaterialien und untersuchen sie auf Ihre Stabilität und wie geeignet sie für Quantenrechner sind. Ausserdem untersuchen wir neuartige topologische Randzustände mit Hilfe von Quantendrähten. G. H. Endress Postdoc-Cluster Research Project | 5 Project MembersDas Departement für Physik der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel und das Physikalische Institut der Fakultät für Mathematik und Physik der Albert Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau errichten partnerschaftlich ein neues Exzellenzzentrum mit den Forschungsschwerpunkten "Quantum Science and Quantum Computing" unter dem Dach von Eucor - The European Campus . Als tragende Säule dieses Exzellenzzentrums wird ein grenzüberschreitender Postdoc-Cluster zwischen den Universitäten Basel und Freiburg aufgebaut. Primäre Ziele des zukünftigen Postdoc-Clusters sind die hochwertige Ausbildung der Postdocs für den akademischen als auch wirtschaftlichen Arbeitsmarkt und die Positionierung als führende Forschungseinrichtung auf dem Gebiet "Quantum Science and Quantum Computing", im Speziellen durch die verstärkte grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Dreiländereck Deutschland-Frankreich-Schweiz. Das Exzellenzzentrum "Quantum Science and Quantum Computing" wird von der Georg H. Endress Stiftung finanziell unterstützt. 123 123 OverviewMembersPublicationsProjects & Collaborations
Projects & Collaborations 22 foundShow per page10 10 20 50 NCCR SPIN - Moth A6.4 20% Research Project | 2 Project MembersImported from Grants Tool 4709577 Werner-Siemens Forschungszentrum für molekulare Quantensysteme (MolQ) Research Project | 2 Project MembersImported from Grants Tool 4708226 Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersImported from Grants Tool 4650779 Scanning Nanowire Quantum Dot Research Project | 2 Project MembersIn this project we aim to combine the exceptional sensitivity of nanowire quantum dots as detectors of charge with scanning probe capabilities of customized cantilevers. The resulting scanning nanowire quantum dot will enable imaging of localized charges and electron densities with high sensitivity, high resolution, and under a large variety of environmental circumstances. QUSTEC PhD fellowship - Germanium Silicon Nanowire Nanostructures Research Project | 1 Project Membersabstract QUSTEC PhD fellowship - Quantum transport at microkelvin temperatures Research Project | 1 Project Membersabstract TOPSQUAD / TOPOLOGICALLY PROTECTED AND SCALABLE QUANTUM BITS Research Project | 4 Project MembersOur vision is to enable the world of quantum computing through an unprecedented stable and scalable manyqubi system. This platform will allow us to establish important scientific breakthroughs such as the observation of Majorana bound states, which can lead to the new field of non-Abelian many-body physics. A universal quantum computer can be exponentially faster than classical computers for certain scientific and technological applications. This long-awaited innovation can help solve many global challenges of our time related to health, energy and the climate, such as quantum chemistry problems in order to design new medicines, material property prediction for efficient energy storage, big data handling problems, needed for complexity of climate physics. Such a quantum computer has not yet been realized because of qubit fragility and qubit scalability. The output of TOPSQUAD lays the foundation for universal quantum computing with stable and scalable qubits: We will address qubit fragility by creating topological states, which are insensitive to decoherence. We will address qubit scalability by developing waferscale fabrication technology, using CMOS-compatible processes. After TOPSQUAD, existing integrated-circuit technology can then serve to scale up from individual qubits to 100,000s. These two approaches have not been combined within a single system, but our recent results show that we can be the first to address the key challenges: 1. For the first time we will synthesise Ge wires on silicon wafers using scalable CMOS-compatible processes. 2. We will devise an unprecedented silicon system with the required topological properties: Ge wires with a silicon shell. 3. The thin Si shell will suppress metallization, thus avoiding the destruction of topological states by proximityinduced superconductivity, a typically overlooked problem. With this, TOPSQUAD can realize a scalable, CMOS-compatible, topologically protected system. EMP / European Microkelvin Platform Research Project | 1 Project MembersThe European Microkelvin Platform (EMP) provides access to the ultralow temperature frontier approaching absolute zero. The Platform is continuously evolving by extending its reach, building on the integration achieved through previous infrastructure calls. Europe already has a significant research lead in the microkelvin regime and we will reinforce this by encouraging the further exploitation, in both the shorter and longer term, of ultralow temperatures for the development of new concepts, new applications and new devices, especially in the fields of nanoscience, materials research and quantum technology in all its forms. The EMP is a consortium of 17 partners which provide an extensive portfolio of capacities and expertise in ultralow temperature physics. Since this is a fast evolving and expanding frontier field, we also lay considerable weight on improving and upgrading our infrastructure, since the lowest accessible temperatures are continuously falling. These advances allow us, and our users from across Europe, to study new phenomena, thereby generating new knowledge, applications and commercial opportunities. We have a particular interest in the benefits of ultralow temperature physics for driving forward the inter-related areas of quantum materials, nanoscience, and quantum technology. The activities of the EMP hold enormous potential for innovation. Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersDie Quantenphysik wurde zwar schon vor über hundert Jahren entwickelt, allerdings ist es erst in jüngster Zeit, dass wir die Möglichkeiten in Händen halten um einzelne Quantensysteme im Labor zu untersuchen, zu verstehen, und kontrolliert zu manipulieren. Dies öffnet uns die Türen zur fundamentalen Studie der Gesetze der Quantenmechanik, z. B. in nanostrukturierten Proben, und legt das Fundament für zukünftige Quantentechnologien wie Quantencomputing und neue Quantenmaterialien. Die experimentelle Realisierung neuer Quantenzustände in Nanosystemen - mit dem Potenzial zukünftig als Qubits zu fungieren - und die Erforschung der zugrundeliegenden Physik gehört zu den spannendsten und aktivsten Forschungsgebieten der heutigen Festkörperphysik. Lay summary Zahlreiche Arbeitsgruppen arbeiten weltweit daran, mit Hightech-Kühlschränken Temperaturen möglichst nahe am absoluten Nullpunkt zu erreichen. Dieser liegt bei 0 Kelvin oder −273,15 °C. Für Physiker ist es erstrebenswert ihre Apparaturen soweit abzukühlen, dass sie diesem Kältemaximum möglichst nahekommen, da diese extrem tiefen Temperaturen ideale Bedingungen für Quantenexperimente bieten und sich ganz neue physikalische Phänomene untersuchen lassen. Das Prinzip der magnetischen Kühlung kann auch in der Nanoelektronik eingesetzt werden um damit Nanoelektronik Geräte auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abzukühlen. In diesem Projekt wollen wir Temperaturen unter 1 mK in Nanoelektronischen Schaltkreisen erreichen. Bei solch tiefen Temperaturen lassen sich auch stabilere Quanten Bits, kurz Qubits, realisieren, die als Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen. Wir untersuchen solche Qubits in Halbleitermaterialien und untersuchen sie auf Ihre Stabilität und wie geeignet sie für Quantenrechner sind. Ausserdem untersuchen wir neuartige topologische Randzustände mit Hilfe von Quantendrähten. G. H. Endress Postdoc-Cluster Research Project | 5 Project MembersDas Departement für Physik der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel und das Physikalische Institut der Fakultät für Mathematik und Physik der Albert Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau errichten partnerschaftlich ein neues Exzellenzzentrum mit den Forschungsschwerpunkten "Quantum Science and Quantum Computing" unter dem Dach von Eucor - The European Campus . Als tragende Säule dieses Exzellenzzentrums wird ein grenzüberschreitender Postdoc-Cluster zwischen den Universitäten Basel und Freiburg aufgebaut. Primäre Ziele des zukünftigen Postdoc-Clusters sind die hochwertige Ausbildung der Postdocs für den akademischen als auch wirtschaftlichen Arbeitsmarkt und die Positionierung als führende Forschungseinrichtung auf dem Gebiet "Quantum Science and Quantum Computing", im Speziellen durch die verstärkte grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Dreiländereck Deutschland-Frankreich-Schweiz. Das Exzellenzzentrum "Quantum Science and Quantum Computing" wird von der Georg H. Endress Stiftung finanziell unterstützt. 123 123
Werner-Siemens Forschungszentrum für molekulare Quantensysteme (MolQ) Research Project | 2 Project MembersImported from Grants Tool 4708226
Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersImported from Grants Tool 4650779
Scanning Nanowire Quantum Dot Research Project | 2 Project MembersIn this project we aim to combine the exceptional sensitivity of nanowire quantum dots as detectors of charge with scanning probe capabilities of customized cantilevers. The resulting scanning nanowire quantum dot will enable imaging of localized charges and electron densities with high sensitivity, high resolution, and under a large variety of environmental circumstances.
QUSTEC PhD fellowship - Germanium Silicon Nanowire Nanostructures Research Project | 1 Project Membersabstract
QUSTEC PhD fellowship - Quantum transport at microkelvin temperatures Research Project | 1 Project Membersabstract
TOPSQUAD / TOPOLOGICALLY PROTECTED AND SCALABLE QUANTUM BITS Research Project | 4 Project MembersOur vision is to enable the world of quantum computing through an unprecedented stable and scalable manyqubi system. This platform will allow us to establish important scientific breakthroughs such as the observation of Majorana bound states, which can lead to the new field of non-Abelian many-body physics. A universal quantum computer can be exponentially faster than classical computers for certain scientific and technological applications. This long-awaited innovation can help solve many global challenges of our time related to health, energy and the climate, such as quantum chemistry problems in order to design new medicines, material property prediction for efficient energy storage, big data handling problems, needed for complexity of climate physics. Such a quantum computer has not yet been realized because of qubit fragility and qubit scalability. The output of TOPSQUAD lays the foundation for universal quantum computing with stable and scalable qubits: We will address qubit fragility by creating topological states, which are insensitive to decoherence. We will address qubit scalability by developing waferscale fabrication technology, using CMOS-compatible processes. After TOPSQUAD, existing integrated-circuit technology can then serve to scale up from individual qubits to 100,000s. These two approaches have not been combined within a single system, but our recent results show that we can be the first to address the key challenges: 1. For the first time we will synthesise Ge wires on silicon wafers using scalable CMOS-compatible processes. 2. We will devise an unprecedented silicon system with the required topological properties: Ge wires with a silicon shell. 3. The thin Si shell will suppress metallization, thus avoiding the destruction of topological states by proximityinduced superconductivity, a typically overlooked problem. With this, TOPSQUAD can realize a scalable, CMOS-compatible, topologically protected system.
EMP / European Microkelvin Platform Research Project | 1 Project MembersThe European Microkelvin Platform (EMP) provides access to the ultralow temperature frontier approaching absolute zero. The Platform is continuously evolving by extending its reach, building on the integration achieved through previous infrastructure calls. Europe already has a significant research lead in the microkelvin regime and we will reinforce this by encouraging the further exploitation, in both the shorter and longer term, of ultralow temperatures for the development of new concepts, new applications and new devices, especially in the fields of nanoscience, materials research and quantum technology in all its forms. The EMP is a consortium of 17 partners which provide an extensive portfolio of capacities and expertise in ultralow temperature physics. Since this is a fast evolving and expanding frontier field, we also lay considerable weight on improving and upgrading our infrastructure, since the lowest accessible temperatures are continuously falling. These advances allow us, and our users from across Europe, to study new phenomena, thereby generating new knowledge, applications and commercial opportunities. We have a particular interest in the benefits of ultralow temperature physics for driving forward the inter-related areas of quantum materials, nanoscience, and quantum technology. The activities of the EMP hold enormous potential for innovation.
Quantum Coherence in Nanoscale Systems Research Project | 1 Project MembersDie Quantenphysik wurde zwar schon vor über hundert Jahren entwickelt, allerdings ist es erst in jüngster Zeit, dass wir die Möglichkeiten in Händen halten um einzelne Quantensysteme im Labor zu untersuchen, zu verstehen, und kontrolliert zu manipulieren. Dies öffnet uns die Türen zur fundamentalen Studie der Gesetze der Quantenmechanik, z. B. in nanostrukturierten Proben, und legt das Fundament für zukünftige Quantentechnologien wie Quantencomputing und neue Quantenmaterialien. Die experimentelle Realisierung neuer Quantenzustände in Nanosystemen - mit dem Potenzial zukünftig als Qubits zu fungieren - und die Erforschung der zugrundeliegenden Physik gehört zu den spannendsten und aktivsten Forschungsgebieten der heutigen Festkörperphysik. Lay summary Zahlreiche Arbeitsgruppen arbeiten weltweit daran, mit Hightech-Kühlschränken Temperaturen möglichst nahe am absoluten Nullpunkt zu erreichen. Dieser liegt bei 0 Kelvin oder −273,15 °C. Für Physiker ist es erstrebenswert ihre Apparaturen soweit abzukühlen, dass sie diesem Kältemaximum möglichst nahekommen, da diese extrem tiefen Temperaturen ideale Bedingungen für Quantenexperimente bieten und sich ganz neue physikalische Phänomene untersuchen lassen. Das Prinzip der magnetischen Kühlung kann auch in der Nanoelektronik eingesetzt werden um damit Nanoelektronik Geräte auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abzukühlen. In diesem Projekt wollen wir Temperaturen unter 1 mK in Nanoelektronischen Schaltkreisen erreichen. Bei solch tiefen Temperaturen lassen sich auch stabilere Quanten Bits, kurz Qubits, realisieren, die als Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen. Wir untersuchen solche Qubits in Halbleitermaterialien und untersuchen sie auf Ihre Stabilität und wie geeignet sie für Quantenrechner sind. Ausserdem untersuchen wir neuartige topologische Randzustände mit Hilfe von Quantendrähten.
G. H. Endress Postdoc-Cluster Research Project | 5 Project MembersDas Departement für Physik der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel und das Physikalische Institut der Fakultät für Mathematik und Physik der Albert Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau errichten partnerschaftlich ein neues Exzellenzzentrum mit den Forschungsschwerpunkten "Quantum Science and Quantum Computing" unter dem Dach von Eucor - The European Campus . Als tragende Säule dieses Exzellenzzentrums wird ein grenzüberschreitender Postdoc-Cluster zwischen den Universitäten Basel und Freiburg aufgebaut. Primäre Ziele des zukünftigen Postdoc-Clusters sind die hochwertige Ausbildung der Postdocs für den akademischen als auch wirtschaftlichen Arbeitsmarkt und die Positionierung als führende Forschungseinrichtung auf dem Gebiet "Quantum Science and Quantum Computing", im Speziellen durch die verstärkte grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Dreiländereck Deutschland-Frankreich-Schweiz. Das Exzellenzzentrum "Quantum Science and Quantum Computing" wird von der Georg H. Endress Stiftung finanziell unterstützt.
