Transistor verstärkt Strom im Supraleiter um das Dreißigfache - wissenschaft.de
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Transistor verstärkt Strom im Supraleiter um das Dreißigfache

Eine finnische Forschergruppe hat einen neuartigen Transistor hergestellt, der einen Strom im Supraleiter um das Dreißigfache verstärken kann. Derartige Transistoren könnten sich unter anderem zum Auslesen von Informationen in Quantencomputern eignen, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Science (Bd. 299, S. 2045).

Das von Pertti Hakonen von der Technischen Universität von Helsinki geleitete Team stellte den Transistor mittels herkömmlicher, aus der Halbleiterindustrie bekannter Techniken her. Herzstück des Transistors ist ein so genannter Josephson-Kontakt, der aus zwei supraleitenden Bereichen besteht, die durch eine dünne, nicht supraleitende Isolationsschicht getrennt sind.

Wenn die Forscher nun einen gewöhnlichen, aus einzelnen Elektronen aufgebauten Strom in das eine Ende des Josephson-Kontaks einspeisten, so bildete sich am anderen Ende des Kontakts ein supraleitender Strom aus Cooperpaaren aus, die aus jeweils zwei Elektronen bestanden. Dieser Effekt wurde bereits in den sechziger Jahren vorhergesagt und war daher an sich nicht überraschend.

Die Forscher brachten nun noch einen weiteren, nicht supraleitenden Kontakt in der Umgebung der Josephson-Brücke an und setzten diesen unter eine elektrische Spannung. Dadurch veränderte sich die Energiestruktur des supraleitenden Kontakts, so dass nun eine größere Zahl von Elektronen die Isolationsschicht überwinden konnte. Der supraleitende Strom wurde so um bis zu einem Faktor 30 verstärkt. Die Ausgangsleistung des Verstärkers betrug in diesem Falle das Fünffache der Eingangsspannung.

Der supraleitende Transistor unterdrückt zudem ausgezeichnet elektrisches Rauschen und kann daher verlässlich mit nur sehr geringen Strömen arbeiten. Die Wissenschaftler denken, dass derartige Geräte einst in Quantencomputern zum Auslesen von quantenverschränkten Qbits eingesetzt werden könnten.

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Stefan Meier
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