Informationstechnologie

Smarte Geräte sollen unseren Alltag erleichtern. Zugleich sind sie jedoch ein Einfallstor für passive Lauschangriffe. Um eine mögliche Überwachung des Bewegungsprofils in den eigenen vier Wänden zu verhindern, haben Forschende des Max-Planck-Instituts für Sicherheit und Privatsphäre, des Horst-Görtz-Instituts für IT-Sicherheit der Ruhr-Universität Bochum und der Technischen Hochschule Köln ein neuartiges System zum Schutz der Privatsphäre bei drahtloser Kommunikation entwickelt. Das Verfahren, basierend auf der Technologie intelligenter reflektierender Oberflächen, stellen die Forscherinnen und Forscher am 24. Mai 2022 auf dem IEEE…

Eine neu veröffentlichte Studie zeigt, dass die neuromorphe Technologie für große Deep-Learning-Netzwerke bis zu sechzehnmal energieeffizienter ist als andere AI-Systeme. Das Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung der TU Graz und Intel Labs haben erstmals experimentell nachgewiesen, dass ein großes neuronales Netz Sequenzen (wie bspw. Sätze) auf neuromorpher Hardware um das vier- bis sechzehnfache effizienter verarbeiten kann, als auf herkömmlicher Hardware. Die neuen Forschungsergebnisse basieren auf dem neuromorphen Forschungschip Loihi (erste Generation) der Intel Labs. Loihi nutzt Erkenntnisse der Neurowissenschaften, um…

Schwerpunktprogramme der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sollen spürbare Impulse zur Weiterentwicklung der Wissenschaft in wichtigen Themen geben. An einem neu aufgelegten Programm zum Maschinellen Lernen für molekulare Systeme in Physik und Chemie sind zwei Forschende der Jacobs University Bremen beteiligt: Dr. Peter Zaspel, Professor für Informatik, und Dr. Ulrich Kleinekathöfer, Professor für theoretische Physik. Dies verschafft ihnen außerdem Zugang zu einem bundesweiten Expertennetzwerk für den thematischen Austausch. Das Maschinelle Lernen, also die Fähigkeit mithilfe von Algorithmen wichtige Muster in Datenbeständen zu…

Vorhersage von Moleküleigenschaften durch Lösen der Schrödinger Gleichung am Supercomputer. Die rechnergestützte Chemie nutzt heute unserem Gehirn nachempfundene künstliche neuronale Netze, um an Supercomputern Moleküle mitsamt ihren Eigenschaften bestimmen zu können. Ein Team um Chemiker Philipp Marquetand und Mathematiker Philipp Grohs von der Universität Wien hat nun eine neue fundamentale Methode vorgestellt, die die Rechenzeiten für diese höchst langwierigen, kostenaufwendigen Rechnungen maßgeblich reduziert. Die Studie erschien jüngst in der Fachzeitschrift “Nature Computational Science”. Die Schrödinger Gleichung beschreibt das quantenmechanische Verhalten…

FAU-Forscher nutzen Laser für superschnelle Signalverarbeitung. Komplexe wissenschaftliche Modelle am Computer simulieren oder große Datenmengen wie Videomaterial bearbeiten und finalisieren, das beansprucht viel Rechenleistung und dauert. Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Laserphysik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) konnten gemeinsam mit Kollegen der University of Rochester in New York in einem Experiment erstmals demonstrieren, wie die zugrundeliegenden Rechenoperationen in Zukunft mithilfe von Laserimpulsen bis zu eine Million Mal schneller durchgeführt werden könnten. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Verantwortlich für…

Im Auftrag der Forschung: Eine Säule für die Energiewende ist die Offshore-Windenergie. Werden Windparks errichtet, beeinflussen sie die Windströmungen über dem Meer. Hierzu wurden meteorologische Messdaten gesammelt, um Veränderungen sowie Auswirkungen eines weiteren Windparkausbaus zu untersuchen. Ein Anwendungsbeispiel, bei denen der Einsatz eines unbemannten Luftfahrzeugs wertvolle Erkenntnisse liefert. Was einfach klingt, ist mit viel Know-how verbunden, da jeder Flug einen hohen Genehmigungs- und Sicherheitsaufwand erfordert. Mit dem Testzentrum für Maritime Technologien auf Helgoland und umfassender Flugerfahrung schließt das Fraunhofer IFAM…

Lichtquanten – Photonen – bilden die Grundlage der Quantenschlüsselverteilung in modernen kryptografischen Netzen. Bevor das enorme Potenzial der Quantentechnologie voll ausgeschöpft werden kann, gibt sind jedoch noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Für eine davon wurde jetzt eine Lösung gefunden In einer in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Arbeit berichten die Teams um David Novoa, Nicolas Joly und Philip Russell vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts über einen Durchbruch bei der Frequenzumwandlung einzelner Photonen auf der Grundlage einer mit Wasserstoffgas gefüllten…

Bremer Forschende entwickeln innovativen Ansatz zur quantengestützten Weltraumerkundung. Quantencomputer bergen ungeahntes Potenzial für zahlreiche Anwendungsfelder – auch für die Robotik. Doch noch steckt die Forschung in den Kinderschuhen. Im nun abgeschlossenen Projekt QINROS ist es Forschenden des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Universität Bremen gelungen, bestärkende Lernverfahren mit Quantenalgorithmen erstmalig für die Roboternavigation im Kontext der Weltraumexploration einzusetzen. Damit schaffen sie wichtige Grundlagen zur Erforschung der Zukunftstechnologie für robotische Anwendungen. Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft…

Kollektives Verhalten und Schwarm-Bewegungsmuster sind überall in der Natur zu finden. Auch Roboter können so programmiert werden, dass sie in Schwärmen agieren. Forschenden des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme, der Cornell University und der Shanghai Jiao Tong University haben Kollektive von Mikrorobotern entwickelt, die sie in jeder gewünschten Formation bewegen können. Das Forschungsprojekt wurde in Nature Communications veröffentlicht. Forschenden des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS), der Cornell University und der Shanghai Jiao Tong University ist es gelungen, Mikroroboter zu entwickelt, die…

Mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzwerks haben ETH-​Forschende eine erste hochaufgelöste globale Vegetationshöhen-​Karte aus Satellitenbildern für das Jahr 2020 erstellt. Die Karte könnte entscheidende Hinweise gegen den Klimawandel und das Artensterben liefern. Seit letztem Jahr befinden wir uns in der UN-​Dekade für die Wiederherstellung von Ökosystemen (engl. «UN Decade on Ecosystem Restoration»). Die Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Degradation der Ökosysteme aufzuhalten, ihr vorzubeugen und bereits entstandene Schäden, wenn möglich zu beheben. Für solche Vorhaben benötigen…

Wichtiger Schritt auf dem Weg zum topologischen Quantencomputer: Topologische Qubits könnten mit ihren besonderen Eigenschaften dem universell einsetzbaren Quantencomputer zum Durchbruch verhelfen. Bisher ließ sich aber noch kein Quantenbit, kurz Qubit, dieses Typs im Labor realisieren. Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich ist nun aber ein wichtiger Teilerfolg geglückt. Ihnen gelang es erstmalig, einen topologischen Isolator in ein konventionelles supraleitendes Qubit zu integrieren. Ihr neuartiges Hybrid-Qubit schaffte es pünktlich zum „World Quantum Day“ am 14. April bis aufs Cover der aktuellen Ausgabe…

Quantencomputer sind in aller Munde. Mit Hilfe hoher Vernetzung möglichst vieler Qubits (Zweizustands-Quantensysteme) sollen zukünftig massive Datenmengen leichter, schneller und sicherer verarbeitet werden. In dem Projekt PhoQuant forscht nun ein Konsortium unter der Führung des Quanten-Start-ups Q.ANT an photonischen Quantencomputer-Chips – made in Germany, welcher auch bei Raumtemperatur betrieben werden kann. Einer der 14 Konsortialpartner ist das Dresdner Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS. »PhoQuant« ist der Schmelztiegel, in dem langjährige Erfahrung im Bereich Spitzenforschung und Wirtschaft zusammenkommen, um die Quantentechnologie…

Reinhart-Koselleck-Projekt: Der Transfer von Daten basiert heute auf Lichtpulsen, die durch Glasfaserkabel geschickt werden. Je schneller die Lichtintensität variiert, desto schneller kann man Informationen übertragen. Fundamentale physikalische Grenzen der Laser, die das modulierte Licht erzeugen, verhindern jedoch, dass das Verfahren viel schneller werden kann, als es derzeit ist. An einer Alternative arbeitet das Team um Prof. Dr. Martin Hofmann, Inhaber des Lehrstuhls für Photonik und Terahertztechnologie der Ruhr-Universität Bochum. Mithilfe von Spin-Lasern wollen die Forschenden Informationen in der Polarisation des…

Sensoren sind ein Grundpfeiler des Internets der Dinge, sie liefern die Daten für die Steuerung aller möglichen Objekte. Präzision ist dabei unerlässlich, und hier könnten Quantentechnologien einen wichtigen Beitrag leisten. Forscher in Innsbruck und Zürich zeigen nun, wie Nanoteilchen in winzigen optischen Resonatoren ins Quantenregime versetzt und als hochpräzise Sensoren eingesetzt werden könnten. Fortschritte in der Quantenphysik bieten neue Möglichkeiten, um die Präzision von Sensoren deutlich zu verbessern, und könnten so neue Technologien ermöglichen. Ein Team um Oriol Romero-Isart vom…

Mit einer Kombination aus KI und Augmented Reality in Räume immersiv eintauchen oder sich optimal orientieren. Sich räumlich orientieren, eintauchen in virtuelle Welten oder digitales Storytelling im Museum mitverfolgen – all dies beherrscht eine Kombination aus künstlicher Intelligenz, Lokalisation und Augmented Reality. Bei der entwickelten Lokalisationskomponente simpleLoc, einer Sensordatenfusion, die Messdaten mehrerer Sensoren mit Vorwissen aus z.B. Bauplänen verknüpft, handele es sich um die Verbindung von Informationen aus unterschiedlichen, zum Teil widersprüchlichen Informations- und Sensorquellen, um daraus ein Situationsgesamtbild herzustellen….

An der Spitze der Supraleiter-Forschung: Auf dem Weg zum Quantencomputer auf Basis supraleitender Festkörperschaltkreise ist die Physikalisch-Technische Bundesanstalt an der Entwicklung der notwendigen Messtechnik beteiligt. Ein Quantencomputer auf Basis supraleitender Schaltkreise hat einen großen Vorteil: Seine Quantenbits (Qubits) sind relativ robust gegenüber äußeren Störungen. Daher setzt das jetzt gestartete bundesweite Verbundprojekt QSolid auf diese Technologie. Innerhalb der nächsten fünf Jahre will es ein Ökosystem (also eine Kollaborationsplattform) für einen Quantencomputer-Demonstrator entwickeln. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat als nationales Metrologieinstitut eine…