KI beschleunigt Suche nach Raumtemperatur-Supraleitern

Stellen Sie sich vor, Strom fließt durch ein Kabel und kein bisschen Energie geht verloren. Genau das versprechen Supraleiter – Materialien, die elektrischen Strom ohne Widerstand leiten. Bisher haben sie jedoch einen Haken: Sie müssen auf extrem tiefe Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius) gekühlt werden, was teuer und aufwendig ist. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Professorin Päivi Törmä von der Aalto-Universität in Finnland hat nun eine Methode entwickelt, die die Suche nach einem Raumtemperatur-Supraleiter drastisch beschleunigen könnte.

Die Wissenschaftler kombinierten maschinelles Lernen mit Quantenphysik, um aus einer nahezu unendlichen Zahl möglicher Materialkombinationen die vielversprechendsten Kandidaten herauszufiltern. Ein spezieller Algorithmus wählte die besten Kandidaten aus, die dann mit aufwendigen Quantenberechnungen genauer untersucht wurden. Auf diese Weise identifizierten die Forscher zwei neue Supraleiter: YRu3B2 und LuRu3B2. Ihre supraleitenden Eigenschaften wurden anschließend von Kollegen der Rice University in Texas experimentell bestätigt.

Bisher wurden über 7.000 Supraleiter entdeckt – die meisten davon eher zufällig. Theoretisch vorhersagen konnten Forscher nur etwa 20 dieser Materialien, weil die Berechnungen so rechenintensiv sind. Die neue KI-gestützte Methode ändert das grundlegend: Statt alle Möglichkeiten durchzurechnen, konzentriert sie sich auf die vielversprechendsten Kandidaten. „Mit maschinellem Lernen könnten wir die Zahl der verarbeitbaren Materialien auf Milliarden steigern“, erklärt Törmä. Das bringt die Wissenschaft einen entscheidenden Schritt näher an das lang ersehnte Ziel eines Raumtemperatur-Supraleiters.

Ein solches Material könnte die Art und Weise, wie wir Energie verbrauchen, für immer verändern. Es könnte in Computern und Rechenzentren herkömmliche Leiter ersetzen und den globalen Energieverbrauch sowie die Abwärme der Informations- und Kommunikationstechnologie massiv reduzieren. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Physical Review Research veröffentlicht und ist Teil des SuperC-Konsortiums, das sich zum Ziel gesetzt hat, bis 2033 einen Raumtemperatur-Supraleiter zu finden.