“Weniger ist mehr!” – was meint ConQuMat damit?

„Less is more – Weniger ist mehr!”, das ist das Motto unseres Projektes. Dieser Redewendung ist Ihnen bestimmt schon einmal im Alltag begegnet. Doch was hat das mit ConQuMat und der faszinierenden Welt der Quantenmaterie zu tun?

Dieser Satz ist inspiriert von dem berühmten Physiker und Nobelpreisträger Philip Anderson und seinem legendären Ausspruch “more is different” (mehr ist anders  – oder auch: „Das Ganze ist mehr als die Summe der Einzelteile“) aus dem Jahre 1972. Wir zeigen Ihnen, wie dieser Aussage das Leitmotto unseres Projektes ConQuMat inspiriert hat – und wie dieses Prinzip in der Quantenwelt eine neue Bedeutung erlangt.

Die Magie der Vielteilchensysteme

Philip Anderson, ein Pionier der Quantenphysik, hat entscheidende Beiträge zur Quantenphysik vieler Teilchen beigetragen. Diese besteht nicht nur aus ein paar Teilchen, sondern aus unvorstellbar vielen. Ihre Eigenschaften sind dabei faszinierend: Die Gesamtheit dieser Systeme offenbart Verhaltensweisen und Eigenschaften, die wir nicht vorhersagen können, wenn wir nur einzelne Teilchen betrachten. Es ist, als ob durch die reine Menge und Interaktion etwas völlig Neues entsteht – ein Konzept, das viele der gegenwärtigen Technologien erst möglich gemacht hat.

Foto Philip Anderson

"Weniger ist mehr" - aber wie?

Der ConQuMat-Leitspruch “Weniger ist mehr!” betrachtet das Ganze von einem etwas anderen Blickwinkel: Hier bezieht sich das “weniger” nicht auf die Anzahl der Teilchen, sondern darauf, wie viele Freiheiten wir ihnen lassen. Stellen Sie sich vor, wir könnten völlig neuen Eigenschaften in Materialien erzeugen, nicht, indem wir einfach Atome anders anordnen, sondern indem wir zum Beispiel die Bewegung der Teilchen innerhalb dieser Materialien gezielt beschränken. Durch diese Einschränkung könnten Teilchen  und Prozesse gezwungen werden, in einem koordinierten, kollektiven Muster zu agieren, was zu bisher unbekannten Eigenschaften führen kann.

Vogelschwarm

Die Kraft der Einschränkung

Eine Möglichkeit solche Einschränkungen zu erzeugen sind beispielsweise äußere Einflüsse wie Druck oder Temperatur. Wenn die Stärke dieser Einflüsse zu groß wird, ist das Material gezwungen sich anzupassen und einen sogenannten Phasenübergang durchzuführen, vergleichbar mit Wasser, das bei sinkender Temperatur zu Eis gefriert. Diese neuen Zustände sind oft von kollektivem Verhalten geprägt, durch das die Teilchen gezwungen werden, gemeinsam zu handeln.

Diese Art von koordiniertem Verhalten erinnert an das Phänomen der Schwarmintelligenz in der Natur, wie bei Vogelschwärmen, wo kein einzelner Anführer die Richtung bestimmt, sondern alle gemeinsam entscheiden. Im Kontext der Quantenphysik zeigt es, dass durch Einschränkung und kollektives Handeln ganz neue Phänomene entstehen können.

Die Brücke zwischen Quanten und Alltag

Was bedeutet das nun für uns? Die Prinzipien der Quantenphysik, so abstrakt sie auch sein mögen, spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Technologien und Materialien. Von Supraleitern bis hin zu revolutionären Computerchips – die Möglichkeiten sind so unbegrenzt wie die Quantenwelt selbst. Indem wir verstehen, wie “weniger mehr sein kann”, eröffnen wir uns einen Weg zu Innovationen, die auf den ersten Blick unmöglich erscheinen.

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