… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise ausbreiten können. Das Metamaterial verstärkt mechanische Schwingungen in einer bisher unbekannten Form, die das Potenzial hat, Sensortechnologien und Informationsverarbeitung zu verbessern. Dieses Metamaterial ist der erste Vertreter einer so genannten ‚bosonischen Kitaev-Kette‘, dessen besondere Eigenschaften sich aus seiner Natur als topologisches Material ergeben. Um dies zu erreichen, hat das Forschungsteam…

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs Sagittarius A* (Sgr A*) ausgehen. Dieser neue Blick auf das Gebilde, das im Herzen der Milchstraße ruht, zeigt erstmals in polarisiertem Licht eine Magnetfeldstruktur, die der des schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87 verblüffend ähnlich ist. Dies deutet darauf hin, dass starke Magnetfelder allen schwarzen Löchern gemeinsam sind. Zudem…

Stabilere Quantenexperimente werden an der TU Wien mit neuartigen Tricks möglich– durch ausgeklügeltes Aufspalten von Bose-Einstein-Kondensaten. Immer wieder hat man bei Quantenexperimenten mit demselben Problem zu kämpfen, egal ob es um Quantencomputer geht, um Quanten-Teleportation oder neuartige Quanten-Sensoren: Quanteneffekte gehen extrem leicht kaputt. Sie sind äußerst empfindlich gegenüber Störungen von außen – zum Beispiel gegenüber Fluktuationen, die einfach durch die umgebende Temperatur entstehen. Daher ist es wichtig, Quantenexperimente möglichst effektiv abkühlen zu können. An der TU Wien konnte man nun…

… kann Vorzeichen von Alzheimer erkennen. Digitaler Ansatz soll Weg für bessere Frühdiagnostik bereiten. Mit speziellen Testaufgaben auf dem Smartphone lassen sich „leichte kognitive Beeinträchtigungen“ – die auf eine Alzheimer-Erkrankung hindeuten können – mit hoher Genauigkeit erkennen. Das berichten Forschende des DZNE, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der US-amerikanischen University of Wisconsin-Madison gemeinsam mit dem Magdeburger Unternehmen neotiv im Wissenschaftsjournal npj Digital Medicine. Ihre Studie beruht auf Daten von 199 älteren Erwachsenen. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial mobiler Apps für die…

Forschende aus Jena, Würzburg und Potsdam haben erfolgreich ein Design für das bisher kleinste System seiner Art entwickelt, um die hochsichere Kommunikation mit Quanten ins All zu bringen: Unter Leitung des Fraunhofer IOF entwickelte das Projekt CubEniK eine ultrakompakte Nutzlast für einen Satelliten von der Größe eines Schuhkartons, einen sogenannten »CubeSat«. Ziel des Mini-Satelliten ist es, einen sicheren Quantenschlüssel über eine Entfernung von 300 Kilometern zwischen zwei Bodenstationen in Jena und München zu übertragen. Wenn Alice und Bob miteinander sprechen,…

Entropie, die zentrale Größe der Thermodynamik, wird natürlicherweise ständig erzeugt, kann aber nicht direkt gemessen werden. Ein von Physikern der Chalmers University of Technology im schwedischen Göteborg und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) entwickeltes Rechenmodell wirft nun ein neues Licht darauf, wie Entropie auf einer sehr kurzen Zeitskala in laserangeregten Materialien erzeugt wird. Die Ergebnisse stellt das Forschungsteam in der Fachzeitschrift Nature Communications vor. Physik: Veröffentlichung in Nature Communications Entropie ist ein Maß für Unumkehrbarkeit, sie spielt in der Thermodynamik eine…

Experimentelle und theoretische Physiker des Würzburger Instituts für Topologische Isolatoren haben einen ungewöhnlichen Quanten-Hall-Effekt in einem Quecksilber-Tellurid-Bauelement als Signatur der Paritätsanomalie identifiziert. Topologische Isolatoren sind Materialien, die elektrischen Strom leiten können, aber nur an ihrer Oberfläche oder an den Kanten. In ihrem Inneren fließt kein Strom. Sie werden weltweit intensiv erforscht, weil sie einzigartige elektronische Eigenschaften besitzen, die zum Beispiel für die Verbesserung der Effizienz von Quantencomputern und für andere Technologien interessant sind, etwa für die Verschlüsselung und sichere Übertragung…

Auch Physiker interessieren sich für Fische – vor allem, wenn sie die Bildung von Strukturen erforschen. Ein Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Universität Bristol (Vereinigtes Königreich) untersuchte das Schwarmverhalten von Zebrabärblingen (Danio rerio, auch als „Zebrafische“ bekannt) mit Methoden der Vielteilchenphysik. In der Fachzeitschrift Nature Communications erläutern sie, dass sich schon drei Fische ähnlich wie große Fischschwärme bewegen, zwei Fische dagegen ein ganz anderes Verhalten aufweisen. Physik: Veröffentlichung in Nature Communications „Three is a Crowd“ – dieser englische…

Astronomen haben zwei der frühesten Bausteine der Milchstraße identifiziert. Bei den „Shakti“ und „Shiva“ genannten Gebilden dürfte es sich um Überreste zweier Galaxien handeln, die vor 12 bis 13 Milliarden Jahren mit einer frühen Version der Milchstraße verschmolzen und so zum frühen Wachstum unserer Heimatgalaxie beitrugen. Der neue Fund ist das astronomische Äquivalent dazu, dass Archäologen Spuren einer ersten Siedlung finden, die sich später zu einer großen Stadt entwickelte. Die Rekonstruktion gelang mit Hilfe von Daten für fast 6 Millionen…

Forschungsteam gelingt Rekordkühlung von Quarzglas um 67 Kelvin. Einem Team aus Forschenden des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und der University of New Mexico ist es erstmalig gelungen durch optische Laserkühlung Quarzglas um 67 Kelvin abzukühlen. Die Ergebnisse haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus Jena und Albuquerque nun in der Fachzeitschrift Optics Express veröffentlicht. Schneiden, bohren, schweißen – mit Laserlicht verbinden wir normalerweise das Aufheizen von Materialien, um zum Beispiel Objekte aus Metall oder Gestein präzise zu bearbeiten….

HZDR-Team entwickelt neue Methode zur Ansteuerung von Qubits. Quantencomputer arbeiten mit Quanteninformationen – doch diese sind überaus fragil und flüchtig. Deshalb sucht die Branche nach wie vor nach Wegen, um Quanteninformationen möglichst effektiv übertragen zu können. Einen neuen Ansatz präsentiert nun ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR): Ihm ist es gelungen, Magnonen – wellenartige Anregungen in einem Magneten – in einem handelsüblichen Material so zu erzeugen, dass sich damit ein Qubit gezielt ansprechen lässt. Die Arbeitsgruppe stellt ihre Resultate im…

Künstliche Intelligenz soll Vorhersage treffen. Lohnt sich die Investition in ein Retrofit? Diese Frage soll in Zukunft Künstliche Intelligenz (KI) beantworten. Daran arbeiten das IPH und das LFM im Forschungsprojekt „DiReProFit“. Um eine solide Datenbasis für den KI-Algorithmus zu schaffen, wollen die Forschenden zahlreiche Retrofit-Projekte begleiten – und suchen Schmiedeunternehmen, die sich beteiligen wollen. Produktionskosten senken, die Bauteilqualität erhöhen, Ausschuss reduzieren – all das können Unternehmen mit einem Retrofit erreichen. Bei einem Retrofit werden alte Maschinen mit neuen Sensoren ausgestattet,…

Quantencomputer bieten die Möglichkeit, Festkörperstrukturen zu simulieren, die selbst die besten Supercomputer nicht berechnen können. Gleichzeitig sind die modernen Systeme jedoch noch sehr störanfällig und können Ergebnisse verfälschen. JProf. Benedikt Fauseweh von der Fakultät Physik der TU Dortmund hat die wichtigsten bisherigen Anwendungsfälle analysiert und dabei Chancen und Schwierigkeiten in der digitalen Quantensimulation herausgearbeitet. Sein Perspektivartikel wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Die Quantenmechanik erklärt das Verhalten von Teilchen auf atomarer Ebene und ist damit grundlegend für…

In quantenmagnetischen Materialien unter Magnetfeldern können neue Ordnungszustände entstehen. Nun hat ein internationales Team aus Experimenten an der Berliner Neutronenquelle BER II und am dort aufgebauten Hochfeldmagneten neue Einblicke in diese besonderen Materiezustände gewonnen. Der BER II wurde bis Ende 2019 intensiv für die Forschung genutzt und ist seitdem abgeschaltet. Noch immer werden neue Ergebnisse aus Messdaten am BER II publiziert. „Wir haben diese Proben im November 2019 am Hochfeldmagneten untersucht, das war eines der letzten Experimente am BER II“,…

Während Computerchips Jahr für Jahr kleiner und schneller werden, bleibt bisher eine Herausforderung ungelöst: Das Zusammenbringen von Elektronik und Photonik auf einem einzigen Chip. Zwar gibt es Bauteile wie MikroLEDs als Einzelchips und Wellenleiter als winzige Glasfaserkabel, aber die benötigten Materialien sind zu unterschiedlich für einen harmonierenden Chip. Ein neuartiges Ätzverfahren könnte jetzt den entscheidenden Durchbruch für das Vereinen von Lichtquellen und Lichtleitern sein. Im Projekt OptoGaN arbeiten daher Forschende der Technischen Universität Braunschweig und der Friedrich-Schiller-Universität Jena an porösem…

BIFOLD-Forscher demonstrieren FedZero: ein neues System des verteilten Lernens (Förderales Lernen /Federated Learning), das ausschließlich mit grüner Energie betrieben werden kann. Beispielsweise könnte es in der Medizin eingesetzt werden, wenn mehrere Parteien ein medizinisches Vorhersage-Modell mit sensiblen Gesundheitsdaten trainieren möchten. Mit Hilfe des föderalen Lernens bleiben die Datensätze lokal bei dem jeweiligen Partner, ohne dass sie mit anderen Teilnehmern ausgetauscht werden. Der Nachteil: Federated Learning verbraucht enorm viel Energie. FedZero ist so angelegt, dass alle Trainingsprozesse fair verteilt werden und…