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Quantencomputer – Rechner der Zukunft?

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Quantentechnologien versprechen die Beschleunigung manch hochkomplexer Rechnungen, den Aufbau abhörsicherer Datenverbindungen sowie die Entwicklung überaus empfindlicher Sensoren. Allmählich nehmen diese Techniken Konturen an.

Überlagerung von Quantenzuständen: In sogenannten Quantenbits (Qbits) können sich alle klassisch erlaubten Zustände überlagern.

© Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quantum_computer.jpg

Quantennetzwerk für den Shor-Algorithmus zur Primzahl-Zerlegung.

Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ionenfalle_-_Quantencomputer.jpg

Die Forschung wird zeigen, was sich davon realisieren lässt. Doch bereits heute ist klar: die Beschäftigung mit der Quanteninformationsverarbeitung hat schon zu vielen spannenden Erkenntnissen und neuen Methoden geführt.

Das Feld ist geprägt von einer überaus hohen Dynamik und wird unser Leben möglicherweise stärker verändern als die Mikroelektronik. Wohl auch deswegen entschied sich die EU kürzlich, ein neues milliardenschweres Flaggschiff-Projekt für Quantentechnologien aufzulegen.

Die Reihe Physikkonkret bietet in kompakter und allgemeinverständlicher Form Fakten zu aktuellen wissenschaftlichen und wissenschaftspolitischen Themen.

Mit dem kostenlosen Blatt möchte die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Menschen für Physik begeistern, ihnen die Faszination physikalischer Phänomene näher bringen sowie auf die Relevanz der Physik für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft hinweisen. Unter http://www.physikkonkret.de stehen alle bisher erschienenen Ausgaben zur Verfügung.

Die aktuelle Ausgabe finden Sie unter:
http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/physik_konkret/pix/Physik_Konkret_29.....

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG), deren Tradition bis in das Jahr 1845 zurückreicht, ist die älteste nationale und mit über 62.000 Mitgliedern auch größte physikalische Fachgesellschaft der Welt. Als gemeinnütziger Verein verfolgt sie keine wirtschaftlichen Interessen. Die DPG fördert mit Tagungen, Veranstaltungen und Publikationen den Wissenstransfer innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft und möchte allen Neugierigen ein Fenster zur Physik öffnen. Besondere Schwerpunkte sind die Förderung des naturwissenschaftlichen Nachwuchses und der Chancengleichheit. Sitz der DPG ist Bad Honnef am Rhein. Hauptstadtrepräsentanz ist das Magnus-Haus Berlin. Website: http://www.dpg-physik.de

Weitere Informationen:

http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/physik_konkret/quellen_physik-konkret... (Quellenangaben)
http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/physik_konkret/pix/Physik_Konkret_29.... (aktuelle Ausgabe)
http://www.physikkonkret.de (alle bisher erschienenen Ausgaben von Physikkonkret)

Gerhard Samulat | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...