Die Quantenmechanik ist die erfolgreichste physikalische Theorie aller Zeiten. Unzählige, heutzutage selbstverständliche Technologien haben ihren Ursprung in Quanteneffekten - beispielsweise Halbleiter, Laser oder Supraleiter. Oft erscheinen die Quanteneffekte jedoch sehr abstrakt, unanschaulich und in Experimenten nur indirekt sichtbar. Die Quantenphysik greifbar und anwendbar zu machen ist ein zentrales Anliegen unserer theoretischen Forschung. Im Vortrag zeige ich an zwei exemplarischen Phänomenen, wie unsere überraschenden theoretischen Vorhersagen neuartige Anwendungen in der Quantentechnologie ermöglichen.

Im ersten Teil geht es um den Vakuumzustand eines Quantenfeldes, beispielsweise der Spins eines magnetischen Materials. Wir konnten zeigen, dass der Grundzustand von Spinwellen im allgemeinen ein quantenmechanisch hochgradig verschränkter Zustand ist, der damit eine einzigartige Quantenbatterie für die Quantentechnologie darstellt. Eine der experimentell führenden Gruppen weltweit (in Konstanz!) versucht momentan diese Quantenkorrelationen nachzuweisen.

Im zweiten Teil zeige ich wie supraleitende Nanostrukturen Quantensysteme mit synthetischen Dimensionen und damit eine Vielzahl exotischer – bisher nicht nachgewiesener - Quanteneffekte realisieren können. Dazu gehören topologisch geschützte Quantenbits, nicht-Abelsche Berryphasen und die aus der String-Theorie bekannten Tensor-Monopole. Das Anwendungspotential in der Quanteninformation, der Quantensensorik und der Quantensimulation lässt sich aufgrund der noch sehr frischen Erkenntnisse kaum abschätzen. Die Aussicht eine beinahe unlimitierte Anzahl topologisch geschützter synthetischer Dimensionen zu erzeugen ist extrem vielversprechend.