Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchbruch für den Quantensimulator - Ultrakalte Atome mit starker Wandlungsfähigkeit

15.03.2010
Einer internationalen Forschungsgruppe der Universitäten Stuttgart, Innsbruck und Nottingham ist es erstmals gelungen, einen Quantensimulator zu beschreiben, der mit heutiger Technik realisierbar ist.

Ihre Ergebnisse präsentieren die Theoretischen Physiker um Hendrik Weimer und Hans Peter Büchler aus Stuttgart sowie Peter Zoller aus Innsbruck in der Fachzeitschrift Nature Physics.

Einer internationalen Forschungsgruppe der Universitäten Stuttgart, Innsbruck und Nottingham ist es erstmals gelungen, einen Quantensimulator zu beschreiben, der mit heutiger Technik realisierbar ist. Ihre Ergebnisse präsentieren die Theoretischen Physiker um Hendrik Weimer und Hans Peter Büchler aus Stuttgart sowie Peter Zoller aus Innsbruck in der Fachzeitschrift Nature Physics [1].

Die Arbeit geht zurück auf eine berühmte Idee des Nobelpreisträgers Richard Feynman. Er erkannte, dass herkömmliche Computer mangels Rechenleistung niemals in der Lage sein werden, das Verhalten von komplexen Quantensystemen zu berechnen. So braucht die Beschreibung eines beliebigen Zustandes von 300 Teilchen mit einem quantenmechanischen Spin auf einem Computer bereits mehrSpeicherplatz als selbst bei Verarbeitung aller Materie im sichtbaren Universum zu Speichermedien verfügbar wäre. Feynman schlug daher vor, ein anderes Quantensystem als Quantensimulator zu verwenden. Damit dieser Ansatz funktioniert, müssen die einzelnen Bauelemente des Quantensimulators genau kontrolliert werden, um das Verhalten des zu simulierenden Systems nachzubilden.

Den Wissenschaftlern unter der Leitung von Hans Peter Büchler und Peter Zoller ist es nun gelungen zu zeigen, dass diese Kontrolle mit ultrakalten Atomen in einem hochangeregten Rydberg-Zustand möglich ist. Dabei nutzten sie die starken Wechselwirkungen zwischen benachbarten Rydberg-Atomen, um die gewünschten Eigenschaften des Quantensimulators herzustellen. "Dieses Verfahren bringt uns dem Traum eines universellen Quantensimulators, der das Verhalten jedes beliebigen Quantensystems beschreiben kann, einen großen Schritt näher", so Büchler über die Wandlungsfähigkeit der Rydberg-Atome.

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler zeigen, dass sich die Methode für ein neuartiges Kühlverfahren eignet. Damit können exotische Materiezustände erzeugt werden, wie beispielsweise Spin-Flüssigkeiten, die selbst bei extrem niedrigen Temperaturen keine magnetische Ordnung zeigen. Von dem Studium solcher Systeme erhoffen sich Physiker neue Erkenntnisse über quantenmechanische Vielteilchen-Systeme, die Anwendungen in der Festkörperphysik finden können.

Die Arbeit entstand im Rahmen des transregionalen Sonderforschungsbereichs SFB/TRR 21 (Control of quantum correlations in tailored matter) und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem österreichischen Wissenschaftsfonds FWF unterstützt.

[1] Hendrik Weimer, Markus Müller, Igor Lesanovsky, Peter Zoller, Hans
Peter Büchler. A Rydberg Quantum Simulator, Nature Physics,
doi:10.1038/NPHYS1614 (2010)
Weitere Informationen bei
Prof. Hans Peter Büchler, Institut fürTheoretische Physik III, Tel. 0711/685-65201, e-mail: buechler@theo3.physik.uni-stuttgart.de

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erforschung von Elementarteilchen in Materialien
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Wie das Wissen in der Technik entsteht

17.01.2017 | Förderungen Preise

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik