Flüssigkeit wird fest. Lava kühlt zu Gestein ab. Wasser gefriert zu Eis. Die Physik ist einfach. Die Anwendungen sind nicht.
Nehmen Sie Glasfaser. Wir erhitzen Glasvorformlinge, bis sie schmelzen. Dann zeichnen wir sie zu Strähnen, die dünner als ein menschliches Haar sind. Leichte Fahrten drinnen, die mit halsbrecherischer Geschwindigkeit über Kontinente flitzen. Es ist das Rückgrat der Telekommunikation. Es wird auch in Lasern, Endoskopen und Sensoren verwendet. Hohlkernfasern können sogar Gase aufnehmen. Sie fungieren als winzige Chemielabore.
Doch Forscher des Max-Planck-Instituts für Lichtforschung (MPL), der Leibniz-Universität Hannover und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (IPHT) entschieden sich für einen kälteren Ansatz. Sie haben nicht nur das Glas gezeichnet. Sie haben es eingefroren. Und damit erschlossen sie eine neue Möglichkeit, Licht mithilfe von Glasfasern mit gefrorenem Kern zu speichern.
Die Wissenschaft hinter dem Einfrieren flüssiger Kerne
Das Team verwendete optische Fasern mit flüssigem Kern (LiCOF). Sie tauchten sie in Stickstoff bei -196 °C. Das Ziel war in der Theorie einfach: Den Kern verfestigen, ohne die Funktion der Faser zu verlieren.
Es hat funktioniert.
„Der entscheidende Punkt ist, dass der gefrorene Teil des LiCOB seine Fähigkeit behält, Licht zu leiten“, erklärt Simon Seiderer. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe „Quantenoptoakustik“ von Prof. Dr. Birgit Stiller. Stiller leitet das Projekt.
Aber hier wird es seltsam. Die Faser leitete nicht nur Licht. Sowohl die flüssigen als auch die gefrorenen Abschnitte begannen, Hyperschallschallwellen zu leiten.
Licht bewegt sich schnell. Der Ton bewegt sich langsam. In Standardfasern bemerken sie sich kaum. In diesem gefrorenen LiCOF tanzen sie zusammen. Intim.
Warum die Brillouin-Streuung hier wichtig ist
Diese Wechselwirkung wird durch Brillouin-Mandelstam-Streuung* angetrieben. Es ist der gleiche Effekt wie bei herkömmlichen Fasern. Aber normalerweise ist es schwach. Hier? Es ist explosiv.
Durch das Einfrieren des flüssigen Kerns entstand eine dichte, begrenzte Umgebung. Das Ergebnis? Die optoakustische Kopplung wurde im Vergleich zu Standardfasern um mehr als das Tausendfache erhöht.
Betrachten Sie es als eine physische Informationsfalle.
Da sich Licht schneller ausbreitet als Schall, können Daten von einer Lichtwelle in eine langsamere Schallwelle übertragen werden. Es sitzt da. Vorübergehend gespeichert. Bei Bedarf wird es dann wieder in Licht umgewandelt.
Das ist optoakustisches Gedächtnis. Und es ist für das photonische neuromorphe Computing unerlässlich.
Eine neue Plattform für Quanten- und KI-Hardware
Neuromorphic Computing ahmt das menschliche Gehirn nach. Es muss Informationen gleichzeitig verarbeiten und speichern. Aktuelle Hardware hat Probleme mit der Energieeffizienz. Eine Lösung bieten photonische Systeme, allerdings nur, wenn die Komponenten klein und leistungsstark sind.
Das gefrorene LiCOF liefert genau das.
„Durch das Einfrieren des flüssigen Kerns haben wir eine völlig neue physische Plattform geschaffen“, sagt Stiller. „Es bietet extreme Nichtlinearitäten und bleibt dabei einfach zu handhaben.“
Die Implikationen gehen über die bloße Erinnerung hinaus.
Die starke Licht-Ton-Kopplung öffnet Türen zu:
- Neuromorphes Computing: Gehirnähnliche Prozessoren, die mit Licht laufen.
- Quanteninformationsverarbeitung: Sichere Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung.
- Mikrowellenphotonik: Bessere Signalverarbeitung für 6G und darüber hinaus.
- Hochpräzise Erfassung: Erkennt Änderungen, die zu klein sind, als dass die aktuelle Technologie sie erkennen könnte.
„Diese Ebene der Licht-Ton-Kopplung … eröffnet spannende neue Möglichkeiten“, sagt Stiller. Nicht nur zur Erinnerung. Sondern für den gesamten Stapel zukünftiger Technologien.
Der Weg zur Optimierung
Diese Forschung fand nicht im luftleeren Raum statt. Es baute auf der Zusammenarbeit mit Prof. Markus Schmidt und Prof. Mario Chemnitz am IPHT Jena auf. Sie leisteten Pionierarbeit bei der Arbeit mit Flüssigkernfasern. Durch das Einfrieren wurde eine neue Variable hinzugefügt. Eines, das nichtlineare Effekte deutlich verstärkte.
Die Ergebnisse wurden in Optica veröffentlicht. Der Titel: „Riesiger Brillouin-Gewinn in gefrorenen CS 2-Kapillaren.“
Veröffentlicht am 19. Juli 2026.
Die Arbeit wurde vom Europäischen Forschungsrat, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft gefördert. Finanzierungsdetails sind nicht die Schlagzeile. Die Physik ist.
Früher dachten wir, Glasfaser sei nur ein Rohr für Licht. Eine transparente Autobahn. Diese Studie legt nahe, dass es sich auch um eine Speicherbank handeln kann. Ein Prozessor. Ein Sensor.
Sieht die Zukunft des Computings wie ein Eisblock aus?
Vielleicht.
Die Technologie ist noch jung. Die Skalierung vom Labortisch zum Rechenzentrum wird mehr Arbeit erfordern. Allein die Energieeinsparungen versprechen eine Veränderung in der Art und Weise, wie wir Rechenzentren mit Strom versorgen. Es bleibt jedoch die Frage: Können wir diese Kerne im großen Maßstab zuverlässig eingefroren halten?
Oder ist das nur ein brillanter Proof-of-Concept, der vergessen wird, wenn bessere Materialien auf den Markt kommen?
Die Wissenschaft ist solide. Der Rest liegt bei den Ingenieuren.
