Renommierter DPG-Preis geht das zweite Jahr in Folge an einen Physiker der Universität Regensburg
Dr. Nicola Paradiso (Foto: © Paradiso)Der Walter Schottky-Preis für das Jahr 2024 wurde an Dr. Nicola Paradiso, Forscher an der Fakultät für Physik der Universität Regensburg, verliehen. Der Walter Schottky-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) würdigt herausragende Arbeiten, die in den letzten zwei Jahren von einem oder mehreren jungen Physikern auf dem Gebiet der Festkörperforschung veröffentlicht wurden. Dr. Paradiso erhält den Preis „für seine experimentelle Entdeckung und Charakterisierung von gleichgerichteten Supraströmen in Josephson-Kontakten. Seine grundlegenden Arbeiten zum Josephson-Dioden-Effekt eröffnen neue Perspektiven für die supraleitende Quantenelektronik“, wie es in der Laudatio der DPG heißt. https://www.dpg-physik.de/auszeichnungen/dpg-preise/walter-schottky-preis/preistraeger
Mit Dr. Paradiso erhält der zweite Regensburger Forscher in Folge (und der dritte in den vergangenen vier Jahren) den renommierten Preis der Deutschen Physikalischen Gemeinschaft, nachdem er im vergangenen Jahr an Dr. Kai-Qiang Lin aus der Forschungsgruppe von Prof. Dr. John Lupton und im Jahr 2021 an Dr. Andreas Hüttel vergeben wurde. Die Auszeichnung wird im März 2024 während der DPG-Jahrestagung in Berlin verliehen.
Zur Arbeit von Dr. Paradiso
Die Diode war das Schlüsselelement des ersten Transistors und ist immer noch ein grundlegendes Stück moderner Elektronik. Kurz gesagt, eine Diode lässt den elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen und behindert ihn in die entgegengesetzte Richtung. Das Gleiche mit einem Supraleiter zu tun, ist herausfordernder, da für (Supra)-Ströme die Zeitumkehrsymmetrie die Äquivalenz des Stromflusses in beiden Richtungen garantiert. Eine lokale Aufhebung der Zeitumkehrsymmetrie erfordert die Anwendung von Magnetfeldern auf Supraleiter mit besonderen Eigenschaften. Bei der Arbeit an Halbleiter-Supraleiter-Strukturen, die an der Purdue University hergestellt wurden, haben Dr. Paradiso und seine Mitarbeitenden erstmals den supraleitenden Diodeneffekt in Josephson-Verbindungen demonstriert, zusammen mit anderen eng verwandten Phänomenen.
Supraleitende Dioden sind hauptsächlich aus zwei Gründen interessant. Langfristig könnten sie zu Schlüsselelementen in zukünftiger energieeffizienter, verlustfreier Supraleiter-basierter Elektronik werden. Kurzfristig könnten sie eine Rolle in Quantencomputern spielen. Tatsächlich sind Supraleiter bisher die Plattformen für praktische Quantencomputer (wie z.B. Googles Sycamore). Das bedeutet, dass derzeit die Qubits, die in realen Anwendungen verwendet werden, auf supraleitenden Schaltkreisen basieren. In solchen Schaltkreisen könnten supraleitende Dioden eine wichtige Rolle spielen. Tatsächlich gibt es bereits mehrere theoretische Vorschläge, die kürzlich entdeckten supraleitenden Dioden in aktuelle Quantencomputer zu integrieren.
„Dr. Paradiso war eine treibende Kraft hinter unseren Experimenten und hat neben der Arbeit im Labor auch die Interpretation und Modellierung der Messdaten wesentlich vorangebracht. Darüber hinaus hat er wesentliche Beiträge zur Entwicklung der Technologie geleistet, welche die preisgekrönten Arbeiten ermöglicht hat“, erklärt Prof. Dr. Christoph Strunk, Lehrstuhl für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Regensburg.
Research Group Prof. Dr. Strunk
Supraleitende Dioden sind hauptsächlich aus zwei Gründen interessant. Langfristig könnten sie zu Schlüsselelementen in zukünftiger energieeffizienter, verlustfreier Supraleiter-basierter Elektronik werden. Kurzfristig könnten sie eine Rolle in Quantencomputern spielen. Tatsächlich sind Supraleiter bisher die Plattformen für praktische Quantencomputer (wie z.B. Googles Sycamore). Das bedeutet, dass derzeit die Qubits, die in realen Anwendungen verwendet werden, auf supraleitenden Schaltkreisen basieren. In solchen Schaltkreisen könnten supraleitende Dioden eine wichtige Rolle spielen. Tatsächlich gibt es bereits mehrere theoretische Vorschläge, die kürzlich entdeckten supraleitenden Dioden in aktuelle Quantencomputer zu integrieren.
„Dr. Paradiso war eine treibende Kraft hinter unseren Experimenten und hat neben der Arbeit im Labor auch die Interpretation und Modellierung der Messdaten wesentlich vorangebracht. Darüber hinaus hat er wesentliche Beiträge zur Entwicklung der Technologie geleistet, welche die preisgekrönten Arbeiten ermöglicht hat“, erklärt Prof. Dr. Christoph Strunk, Lehrstuhl für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Regensburg.
Research Group Prof. Dr. Strunk
Über Dr. Nicola Paradiso
Dr. Paradiso begann seine wissenschaftliche Laufbahn an der Scuola Normale in Pisa, wo er seinen Doktortitel erhielt. In Pisa studierte er die räumliche und energetische Struktur von Randkanälen im Quanten-Hall-Regime unter Verwendung von Raster-Tunnel-Mikroskopie-Methoden. Anschließend wechselte er als Postdoc-Arbeit in die Gruppe von Prof. Dr. Christoph Strunk nach Regensburg. Seit 2020 ist er fest angestellter Forscher an der Universität Regensburg, wo er momentan seine Habilitation abschließt. Er ist Principal Investigator (PI) von drei Forschungsprojekten in ebenso vielen wissenschaftlichen Konsortien: dem SFB1277-Projekt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert wird, dem Quantum e-leaps-Projekt und dem JOGATE-Projekt, beide finanziert von der Europäischen Union (Horizon-Initiative).
Wissenschaftliche Originalveröffentlichungen zum supraleitenden Diodeneffekt (superconducting diode effect):
Nature Nanotechnology, 17, 39-44 (2022). https://www.nature.com/articles/s41565-021-01009-9
Vorabdrucksversionhttps://arxiv.org/abs/2103.06984
Vorabdrucksversionhttps://arxiv.org/abs/2103.06984
Nature Nanotechnology, 18, 1266-1272 (2023). https://www.nature.com/articles/s41565-023-01451-x
Vorabdrucksversionhttps://arxiv.org/abs/2212.13460
Vorabdrucksversionhttps://arxiv.org/abs/2212.13460
Nature Communications, 13, 4266 (2022). https://www.nature.com/articles/s41467-022-31954-5