Stipendiat:innen /

Porträts

Luca Banszerus

Physik

RWTH Aachen

Eine besondere Anerkennung sprach die Jury des Hirzebruch-Promotionspreises dem Physiker Dr. Luca Felix Banszerus aus, der sich in seiner Dissertation „Gate-defined quantum dots in bilayer graphene“ an der RWTH Aachen mit Quantenpunkten auseinandersetzt. Er ist mit seiner Forschung ein Pionier in der Synthese von Quantenpunkten, die potentiell als Bausteine in zukünftigen Quantencomputern genutzt werden können.

Die Forschungsfrage

Meine Dissertation beschäftigt sich damit, inwieweit sich zweilagiges Graphen – ein Nanomaterial aus Kohlenstoff – als Material für Quantencomputer eignet. Typischerweise werden konventionelle Halbleiter wie zum Beispiel Silizium benutzt, um einzelne Elektronen in sogenannten Quantenpunkten einzufangen. Deren Elektronenspin – ein magnetisches Moment, was alle Elektronen tragen – wird dann genutzt, um Quanteninformation zu enkodieren und zu manipulieren. Ich habe nun untersucht, wie lange die Quanteninformation in einem Graphen-Quantenpunkt erhalten bleibt und sich Graphen somit als Material für einen Quantencomputer eignet.

„Luca Banszerus ist ein Pionier in der Synthese von Quantenpunkten höchster Qualität. Seine Arbeit stellt einen Meilenstein für die Manipulation, die Haltbarkeit und das Auslesen von Quanteninformation in Elektronenspin-Qubits aus Graphen- Doppelschichten dar und eröffnet neue Horizonte zu erkunden, inwieweit sich diese und ähnliche Systeme als Träger einer spinbasierten Quanteninformationstechnologie eignen.“

aus der Begründung der Jury

Die Methode

Mir ist es gelungen, Quantenpunkte mit Technologien der Halbleiterfertigung herzustellen und bei tiefen Temperaturen über Ladungstransportexperimente zu untersuchen. Besonders spannend war für mich, das Verhalten einzelner Elektronen in einem so neuartigen Material zu erforschen und dabei festzustellen, dass es sich sehr von dem Verhalten in konventionellen Halbleitern unterscheidet.

Die Ergebnisse

Bereits vor meiner Promotion gab es Vorhersagen über eventuelle Vorteile, die Graphen-Quantenpunkte bieten würden. Diese konnte ich experimentell bestätigen. So habe ich im Rahmen meiner Promotion gezeigt, dass es technisch möglich ist, einzelne Elektronen in Quantenpunkten aus Graphen einzufangen und ihre Wechselwirkung mit der Umwelt zu kontrollieren. Aus dem Verhalten der Elektronen im Magnetfeld konnte ich ein Modell für die Energiezustände der Elektronen entwickeln. Auch gelang der entscheidende Nachweis, dass Quanteninformation in einem Elektronenspin in Graphen hinreichend lang erhalten bleibt, um sie sinnvoll für Rechenoperationen nutzen zu können.

Zur Person

Dr. Luca Banszerus studierte Physik an der RWTH Aachen und war sowohl während seines Studiums als auch während seiner Promotion in Aachen von 2012 bis 2021 Stipendiat der Studienstiftung. Aktuell forscht der 31-jährige Physiker als Postdoctoral Fellow am Niels Bohr Institut in Kopenhagen.

Kontakt

Dr. Luca Banszerus, luca.banszerus@rwth-aachen.de

Weitere Informationen

Auszeichnungen der Studienstiftung

Stand: Mai 2023