Aktuelles

Grafische Darstellung eines „Racetrack“-Speichers.
JARA | FIT

Physiker des Forschungszentrums Jülich und ein Mathematiker der RWTH Aachen haben berechnet, dass in dünnen metallischen Schichtsystemen nicht nur Skyrmionen, winzige magnetische Wirbel, sondern auch deren Antiteilchen, genannt "Antiskyrmionen", vorkommen können. Sie bestehen ebenfalls aus wirbelförmig geordneten Spinstrukturen, jedoch unterscheidet sich die Orientierung der Spins: statt kreisförmig wie bei einem Skyrmion sind die Spins bei seinem ungleichen Zwilling so ausgerichtet, dass sie einem vierblättrigen Kleeblatt ähneln. Mittels Supercomputing konnten die Forscher zudem ein Materialsystem vorschlagen, in dem sich Antiskyrmionen experimentell nachweisen lassen sollten: eine Doppellage von Eisen auf Wolfram.

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Das neu gegründete „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“, ein gemeinsames Forschungszentrum der RWTH und der AMO GmbH, fasst die bestehenden Aktivitäten mehrerer Arbeitsgruppen im Bereich der Physik, Materialwissenschaften und Elektrotechnik zusammen. Ziel des „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“ ist ein schneller Wissenstransfer von der Grundlagenforschung in die Anwendung.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich ist es gemeinsam mit nationalen und internationalen Kollegen nun gelungen, die Bildung von Skyrmionen in begrenzten geometrischen Strukturen systematisch zu untersuchen und eine Karte zu erstellen, die zeigt, wie sich Skyrmionen gezielt in verschiedenen Größen und Formen erzeugen lassen. Die untersuchten Stellgrößen sind Temperatur, Breite der Materialschicht und magnetische Feldstärke.

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Wie verhält sich ein Ferromagnet beim Übergang in den paramagnetischen Zustand? Die Antwort auf diese Frage ist entscheidend für das Verständnis der quantenmechanischen Ursachen des Magnetismus – und zeigt vielleicht auch einen Weg zu schnelleren Datenspeichern.

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Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Das Projekt „Scalable Solid State Quantum Computing“ will die Voraussetzungen für künftige sogenannte Multi-Qubit-Systeme schaffen. Um solche Systeme mit mehreren Hundert Qubits zu ermöglichen, werden neue Technologien benötigt, etwa um die Qubits präzise zu steuern. An dem Vorhaben beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich, die RWTH Aachen und das Karlsruher Institut für Technologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt mit sechs Millionen Euro aus einem neuen Förderinstrument für innovative Zukunftsthemen.

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Die Erwartungen der Wissenschaft an Quantencomputer sind groß. Gelten sie doch als zukünftig schnellste Rechner, mit denen bestimmte schwierige Probleme lösbar sind. Einziges Manko, bis heute gibt es noch keinen Quantencomputer. Doch Experten der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich arbeiten im Rahmen des JARA-Instituts für Quantum Information an der Realisierung des Traums vom schnellsten Rechner.

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