Aktuelle Forschungsarbeiten zu Quantenmaterialien sagt vielfältige Quanteneffekte vorher, die zu neuartigem Verhalten von Elektronen in Festkörpern führen. So können elektrische Ströme in manchen Materialien Wellen und Turbulenzen ausbilden, ähnlich wie strömendes Wasser (electron hydrodynamics), oder die quantenmechanische Wellennatur kann direkt zu Interferenzeffekten führen, die elektrische Ströme ablenken (Topologie).

Dieses Seminar, das vom 29. März bis 2. April in Hamburg stattfand, brachte internationale Expertinnen und Experten sowie aufstrebende Nachwuchswissenschaftler aus verschiedenen Bereichen des Elektronentransports zusammen und arbeitete neue Ansätze zu aktuellen Herausforderungen heraus: Erstens beruhen theoretische Vorhersagen oft auf stark vereinfachten Modellsystemen, welche die Komplexität realer Materialien vernachlässigen. Wie lassen sich realistischere Simulationen komplexer Quantensysteme entwickeln, um Experiment und Theorie besser zusammenzuführen? Zweitens erweitern viele Quantenphänomene zwar unser Verständnis der Materie, erscheinen jedoch oft nur als kleine Korrekturen zum gewöhnlichen Verhalten von Metallen. Unter welchen Bedingungen werden diese Signale dominant genug, um neue Technologien zu ermöglichen? Drittens wurde die Rolle von KI diskutiert. Automatisierte Forschungsprogramme schlagen große Zahlen neuer Quantenmaterialien vor. Wie lässt sich der Erkenntnisgewinn aus dieser Entwicklung maximieren und in Richtungen lenken, die echten Mehrwert erzeugen?

Sprecherinnen und Sprecher aus aller Welt stellten verschiedene Aspekte der Quantentransporttheorie vor. Ein Beispiel dafür sind Effekte der Quantengeometrie, ein mathematischer Rahmen, mit dem sich topologische Konstanten auch in Systemen jenseits von Einteilchenmodellen berechnen lassen. In den Fokus rückten auch interkalierte Schichtmetalle, insbesondere die Interkalation interessanter und funktionaler Moleküle, die es in 3D-Systemen erlaubt, gezielt Quantenfunktionalitäten zu erzeugen. Schließlich wurden auch neue Architekturen supraleitender und ferromagnetischer Schichtsysteme vorgestellt, mit denen sich topologische Supraleiter gezielt in Heterostrukturen realisieren lassen.

Diese wissenschaftlichen Vorträge bildeten den Rahmen für den eigentlichen Kern der Veranstaltung: den wissenschaftlichen Austausch in direkten Gesprächen. Dabei war die Postersitzung ein zentrales Element des Programms und bot vielfältige Gelegenheiten zur Diskussion. Für den Erfolg war auch der Rahmen entscheidend. Statt einer klassischen Konferenzlocation nutzten wir einen modernen Coworking-Space in einem historischen Speicher am Hamburger Hafen. Dieses ungewohnte Format, bei dem die gesamte Veranstaltung in einem großen Raum konzentriert war, förderte neue Kontakte und lebhafte Diskussionen. Die ausgesprochen positiven Rückmeldungen der Teilnehmenden bezogen sich insbesondere auf konkrete neue Kollaborationen und Projekte, die daraus entstanden sind. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung sehr, dass sie dieses Seminar ermöglicht hat.
 

Prof. Dr. Philip Moll, MPI für Struktur und Dynamik der Materie, Hamburg

Prof. Dr. Raquel Queiroz, Columbia U, New York, USA