Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Abstecher ins Quantenland

27.02.2002


Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Osnabrück



Neueste Erkenntnisse aus der Welt der Quanten, Atome und Moleküle stehen im Mittelpunkt einer Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG), die vom 4. bis 8. März 2002 an der Universität Osnabrück stattfindet. Etwa 600 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden zu diesem Fachkongress erwartet, darunter Gäste aus dem europäischen Ausland und den USA. Das Wochenprogramm spannt einen Bogen von der Laserforschung über Studien zu Quantencomputern und der Datenverschlüsselung (Kryptographie) mittels Quanteneffekten bis zur Biophysik. Der filigranen Ingenieurskunst der Natur ist am 6. März ein öffentlicher Abendvortrag in der Stadthalle Osnabrück gewidmet - Titel: "Im Kraftwerk der Zelle: Biologische Nano-Motoren in Aktion".

... mehr zu:
»Quantencomputer


Die Tagung startet mit einem Plenarvortrag über Oberflächenphysik und Atomstrahlen. Referent ist Jan Peter Toennies, ausgezeichnet mit der diesjährigen Stern-Gerlach-Medaille der DPG für seine herausragende Forscherkarriere. Toennies hat sich u. a. auf dem Gebiet der Helium-Streuung einen Namen gemacht. Kürzlich legte er den Grundstein für ein neues, besonders empfindliches Mikroskop, das das zu untersuchende Objekt mit einem Strom aus Helium-Atomen abtastet.

Ein Schwerpunkt des Kongresses ist die "Bose-Einstein-Kondensation". Dieser Materiezustand, der nur bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius) existiert, wurde 1995 erstmals im Labor erzeugt. Unter diesen Extremen regiert die Quantenphysik das Geschehen: Ultrakalte Gasatome geben ihren Charakter als individuelle Teilchen auf und schließen sich zu einem Kollektiv zusammen, das hunderttausende von Atome umfassen kann. Dabei tritt die Gemeinschaft als "Materiewelle" in Erscheinung; der genaue Aufenthaltsort eines einzelnen Atoms ist innerhalb der Quantenwolke nicht festzustellen. Die Pioniertat aus dem Jahre 1995 wurde kürzlich mit dem Nobelpreis für Physik gekürt. Wie das Osnabrücker Tagungsprogramm belegt, ist die Entwicklung in den letzten Jahren rasant vorangeschritten. Zu den interessantesten "Folgeprodukten" der Bose-Einstein-Kondensation zählen so genannte Atomlaser, die statt Licht fein dosierte Teilchenwellen aussenden. In Zukunft könnte es möglich sein, auf diese Weise Werkstoffe zu strukturieren - präziser, als es etwa mit Laserlicht möglich ist. Darüber hinaus lassen sich anhand der Bose-Einstein-Kondensation fundamentale Quantenphänomene studieren. Bezeichnend hierfür sind Forschungsberichte aus jüngster Zeit. Wissenschaftler aus München und Zürich berichteten im Januar 2002 erstmals von der Umwandlung eines Bose-Einstein-Kondensats in einen so genannten Mott-Isolator: Mit Laserstrahlen traktierten sie das nebulöse Atomkollektiv, worauf sich dessen Mitglieder zu einem dreidimensionalen Kristall arrangierten. Das Lichtfeld des Lasers drängte die Atome auf genau definierte Gitterplätze - die ursprüngliche Gemeinschaft zerfiel gewissermaßen in zahlreiche Splittergruppen. In Osnabrück werden auch diese Experimente vorgestellt.

Die Manipulation von Atomen, die zur Herstellung eines Mott-Isolators nötig ist, ließe sich vielleicht für die Entwicklung von Quantencomputern nutzen. Ein weiteres Thema der Tagung. Obwohl es bislang nur rudimentäre Prototypen gibt, versprechen sich Wissenschaftler von Quantencomputer geradezu astronomische Rechenleistungen. Der Schlüssel dazu liegt im Prinzip der Informationsverarbeitung: Statt auf klassische Binär-Bits greifen Quantenrechner auf Quantenbits zurück. Diese "Qubits" speichern nicht nur Nullen und Einsen, sondern auch quantenmechanische Überlagerungen beider Werte. Damit steigt die Rechenleistung um ein Vielfaches. Bei der technischen Umsetzung, der Hardware eines Quantencomputers, werden zurzeit unterschiedliche Ansätze verfolgt. Mit ihren klassischen Pendants werden Quantenrechner wahrscheinlich wenige Gemeinsamkeiten haben. So experimentieren einige Forschungsgruppen mit geladenen Atomen (Ionen), eingefangen in Käfigen aus elektromagnetischen Feldern. Andere Wissenschaftler setzen auf ein Verfahren, das aus der medizinischen Diagnostik bekannt ist: die Kernspin-Resonanz. Hier ist die Hardware denkbar simpel. Es sind die Moleküle einer Flüssigkeit. Als Qubits dienen die Kernspins einzelner Atome in den Molekülen. Diese verhalten sich wie winzige Magnetnadeln, die mithilfe der Kernspin-Resonanz manipulieren werden können. Prinzipiell würde das Herzstück eines solchen Quantencomputers in einem Reagenzglas Platz finden.

Im Sport entscheiden oft die Bilder von Hochgeschwindigkeitskameras über Sieg oder Niederlage. Erst die Zeitlupe macht den Zieleinlauf in allen Einzelheiten deutlich. Um etwa die schnelle Bewegung von Atomen und Elektronen bei chemischen Reaktionen unter die Lupe zu nehmen, nutzen wissenschaftliche "Paparazzi" eine besondere Technik: Das Geschehen wird mit extrem kurzen Laserblitzen verfolgt, die nur winzige Bruchteile einer Milliardstelsekunde andauern. Die Einzelschritte des Prozesses werden ähnlich wie bei einem Stroboskop festgehalten. Mit der so genannten Attosekunden-Spektroskopie geraten seit kurzem Phänomene in Reichweite, die nach weniger als einer Femtosekunde (millionste Teil einer Milliardstelsekunde) vorüber sind. Aktuelle Entwicklungen aus diesem Gebiet werden in Osnabrück ebenfalls diskutiert.

Mit der molekularen Maschinerie im Inneren der Zellen befassen sich zahlreiche Beiträge in Rahmen des Symposiums "Biophotonik". Auf dem Programm stehen u. a. Studien zur Photosynthese bei Bakterien. Ein weiteres Thema: die Vorgänge im Inneren des Zellkerns. Jene Schaltzentrale der Zelle, in der auch die Erbinformation gelagert ist.

Neben der Grundlagenforschung ist auf der Osnabrücker Tagung auch die angewandte Forschung vertreten. Zu den Schwerpunkten zählen: Optoelektronik, optische Signalübertragung sowie der Einsatz von Lasern in Medizin und Umweltmesstechnik.

Zum Auftakt der Tagung findet eine Pressekonferenz statt, zu der Journalisten herzlich eingeladen sind. Der Termin:
Montag, 4. März 2002, 11:30 Uhr
Universität Osnabrück
Gebäude 15, Senatssitzungssaal (Raum 15/130, 1. OG)
Seminarstraße 20

Dr. Marcus Neitzert | idw

Weitere Berichte zu: Quantencomputer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht 11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"
22.09.2017 | BusinessForum21

nachricht Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg
22.09.2017 | DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie