Prof. Dr. Daniel Loss

Forschungsschwerpunkte: Quantenphysik, Quantencomputing, Nanosysteme, Majorana-Fermion, Qubits, Elektronenspin
Daniel Loss ist ein schweizerischer Physiker. Er erforscht Quantenphänomene in magnetischen und elektronischen Nanosystemen. Ein weiterer Schwerpunkt seiner Arbeit ist Quantencomputing. Mit seinem Team hat er ein Konzept für einen spinbasierten Quantencomputer erarbeitet.
Mit der physikalischen Theorie der Quantenmechanik wird Materie und deren Verhalten beschrieben. Dabei werden keine genauen Einzelbetrachtungen gemacht, sondern statistische Aussagen über eine große Zahl von Teilchen. Die Gesetze der Quantenmechanik will das Quantencomputing für eine neue Informationstechnologie nutzen. Ziel ist die Entwicklung eines Quantencomputers. Ein Quantencomputer würde erheblich schneller rechnen können als heutige Rechnersysteme: Er könnte in einer Stunde berechnen, wofür heutige Computer 15 Milliarden Jahre brauchen. Suchvorgänge in Datenbanken würden extrem beschleunigt, ein solcher Computer könnte aber auch weit verbreitete Codes knacken.
Quantencomputer existieren derzeit allerdings überwiegend als theoretisches Konzept. Einige dieser Konzepte wurden zwar in kleinem Maßstab in Labors erprobt, es existiert jedoch noch kein Quantencomputer, der praktisch einsetzbar wäre.
Loss und sein Team haben ein Konzept für einen Quantencomputer vorgelegt, der auf Elektronenspins in Quantenbits (Qubits) und Quantenpunkten (künstlichen Atomen) basiert. Ein Qubit kann nicht nur den Zustand Null oder Eins, sondern auch beide gleichzeitig annehmen. Es kann aber auch alle Überlagerungen dieser Zustände annehmen und mit anderen Qubits verschränkt sein. Durch diese Überlagerungen können Qubits mehrere Rechnungen parallel ausführen. Die überlagerten Zustände sind jedoch sehr instabil. Sie werden zerstört, sobald ein Qubit mit seiner Umgebung in Berührung kommt. Die Elektronen werden deshalb durch ein starkes Magnetfeld in den Quantenpunkten wie in einem winzigen Gefängnis gehalten und mit Laserpulsen ausgerichtet. Dies muss mit extremer Geschwindigkeit ablaufen, da ein Qubit in einem Quantenpunkt nur etwa eine Millionstel Sekunde vorliegt. Ziel der Forschung ist es, diese Wechselwirkung mit der Umgebung besser zu verstehen, um möglichst gut abgeschirmte und langlebige Qubits zu produzieren.
In weiteren Forschungsarbeiten beschäftigt sich Daniel Loss unter anderem mit magnetischen Molekülen, Nanomagnetismus, Kernspins und dem Majorana-Fermion, einem Teilchen, das Materie und Antimaterie zugleich ist.