Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker lösen Problem mit Hilfe von Quanten-Computer der TU Dortmund

21.08.2015

Prof. Dieter Suter von der Fakultät Physik ist es gemeinsam mit Kollegen vom Weizmann Institute of Science in Rechovot/Israel und dem französischen Institut Non Linéaire de Nice gelungen, ein altbekanntes Physik-Problem mit Hilfe eines Quanten-Computers zu lösen, der an der TU Dortmund steht. Die Physiker simulierten, welchen Einfluss Störungen auf das Ausbreiten eines Quantensystems haben, also eines Systems von Teilchen, deren Bewegung durch die Gesetze der Quantenmechanik beschrieben wird. Dank der modernen Computertechnologie konnten die Wissenschaftler den Schwellenwert berechnen, ab dem das beobachtete System nicht mehr wächst.

Über ihre Lösung berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Science“.

Quanten-Computer sind wesentlich schneller und leistungsfähiger als klassische Computer. Sie ermöglichen es, komplexe Systeme mit zahlreichen Komponenten zu simulieren und Vorgänge zu analysieren, die sich darin abspielen.


Ein Quantencomputer ermöglicht den Physikerinnen und Physikern der TU Dortmund komplexe Simulationen.

Foto: Roland Baege/TU Dortmund

Den Physikerinnen und Physikern an der TU Dortmund steht ein Quanten-Computer für ihre Forschungsarbeit zur Verfügung, der größtenteils von ihnen selbst gebaut wurde. Diesen haben Prof. Dieter Suter von der TU Dortmund, Dr. Gonzalo Agustin Alvarez vom Weizmann Institute of Science in Israel und Dr. Robin Kaiser vom Institut Non Linéaire de Nice in Frankreich genutzt, um ein Problem zu lösen, auf das Philip Warren Anderson, Physik-Nobelpreisträger von 1977, in den 1950er-Jahren gestoßen ist.

Anderson untersuchte damals die Leitfähigkeit in verschiedenen verunreinigten Materialien. Er erforschte das damals bereits bekannte Phänomen, dass die Leitfähigkeit mit wachsender Verunreinigung des Materials abnimmt beziehungsweise irgendwann nicht mehr vorhanden ist. Allerdings war es ihm nicht möglich, exakt den Punkt zu ermitteln, an dem dies eintritt.

Dieser Fragestellung haben sich nun die Wissenschaftler der TU Dortmund gewidmet. Sie haben simuliert, wie sich ein Quantensystem verhält, wenn es in ein starkes statisches Magnetfeld gebracht wird. Zunächst konnten sie beobachten, dass die enthaltenen Teilchen immer stärker miteinander interagierten und das Quantensystem stetig größer wurde.

„Das System verhält sich in etwa so wie Tinte, die sich in klarem Wasser nach und nach ausbreitet“, erklärt Prof. Dieter Suter. Um das System näher zu analysieren, simulierten sie verschiedene Störungen, mit denen sie das System konfrontierten.

Hierbei beobachteten sie, dass sich das System ab einem bestimmten Störungsgrad nicht mehr ausbreitet, sondern zum Stillstand kommt. Diesen sogenannten Phasenübergang konnten die Wissenschaftler mit Hilfe des Quanten-Computers simulieren und so genau festlegen, ab welcher Störungsstärke er sich einstellt.

„Mit der Technik, die ihm damals zur Verfügung stand, konnte Anderson das Problem nicht so ausführlich erforschen wie wir heute“, sagt Prof. Dieter Suter. Er und seine Kollegen haben für ihre Arbeit ein System mit 7000 physikalischen Teilchen simuliert – so war es möglich, den Phasenübergang gut erkennbar zu machen. Mit einem normalen Computer von heute wäre in derselben Zeit lediglich die Simulation eines Systems möglich, das sich nur aus rund 20 Teilchen zusammensetzt.

Weitere Informationen:

http://www.sciencemag.org/content/349/6250/846.full.pdf

Martin Rothenberg | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Datenbrille erleichtert Gehörlosen die Arbeit in der Lagerlogistik
23.02.2018 | Technische Universität München

nachricht Verlässliche Quantencomputer entwickeln
22.02.2018 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics