Quantentech soll Datenraten in Handys der Zukunft hochtreiben
Helmholtz Dresden arbeitet an Terahertz-Wandlern aus Dirac-Materialien
Dresden, 5. Dezember 2025. Mit Hilfe von Quantentechnologien sollen die Smartphones der Zukunft weit höhere Datenraten erreichen als heutige Handys – dank Terahertz-Wandlern aus Verbindungen der Metalle Quecksilber und Tellur. Denn solche als „Dirac-Materalien“ bezeichneten neuartigen Werkstoffe können Funkwellen so effizient in sehr hohe Frequenzen umwandeln, dass sie womöglich den Schlüssel zum Mobilfunk der nächsten und übernächsten Generation liefern. Darauf weisen Experimente im „Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf“ (HZDR) hin.
„Das eröffnet Perspektiven für drahtlose Kommunikation weit jenseits heutiger Mobilfunkstandards bis hin zu künftigen 6G- und 7G-Systemen.“
Dr. Georgy Astakhov. Quantentech-Abteilungsleiter im HZDR
„Dirac-Materialien können schwache Funksignale effizient in höhere Terahertz-Bereiche umwandeln“, schätzt Dr. Georgy Astakhov ein, der im HZDR-Institut für Materialforschung die Abteilung für Quantentechnologien leitet. „Das eröffnet Perspektiven für drahtlose Kommunikation weit jenseits heutiger Mobilfunkstandards bis hin zu künftigen 6G- und 7G-Systemen sowie für hochauflösendes Radar und Sensorik.“ Solche Radarsysteme wären wiederum interessant für autonom fahrende Fahrzeuge, aber auch fürs Militär.
Elektronen bewegen sich in Dirac-Material wie masselos
Laut den HZDR-Untersuchungen reichen bereits hauchdünne Nano-Schichten aus präzise steuerbaren Dirc-Materalien, um in Funksignal-Bereiche mit Billionen Schwingungen pro Sekunde (Terahertz) vorzustoßen. Solche hohen Frequenzen sind nötig, um höhere Datenraten zu erreichen. Aber: „Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich zu erhöhen und dann mit ihnen zu arbeiten, ist aktuell sehr ineffizient“, erklärt Astakhov. Daher könnte es sinnvoll sein, die Signale bei niedrigeren Frequenzen zu verarbeiten und dann erst in den Terahertz-Bereich umzuwandeln – und umgekehrt. Bisher präferierte Frequenz-Wandler benötigen allerdings viel Energie und komplexe Verstärkerschaltungen. Diese Probleme wären womöglich durch Dirac-Materialien lösbar, in denen sich durch besondere quantenphysikalische Effekte die Elektronen so bewegen können, als hätten sie kaum Masse.
Bis zum Einbau der Quecksilbertellurid-Wandler in praxistaugliche Smartphones wird es aber wohl noch eine Weile dauern: „Wir bewegen uns hier klar im Bereich der Grundlagenforschung“, betont Astakhov. „Aber es ist ein Baustein, der den Weg in Richtung kompakter Hochfrequenztechnologien weist.“
Autor: hw
Quellen: HZDR, Wikipedia
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