Forschende aus Jena, Berlin, Erlangen-Nürnberg und Wessling haben erfolgreich Quantenschlüssel zwischen zwei Punkten mit einer Kombination aus Freistrahl- und Faserverbindungen unter Alltagsbedingungen ausgetauscht. Auf einer heterogenen Teststrecke in Jena erreichten sie bei Tageslicht Schlüsselübertragungsraten im Kilobit-Bereich pro Sekunde. Umgesetzt wurde das Experiment im Rahmen der QuNET-Initiative, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Pilotprojekt zur Entwicklung hochsicherer Kommunikationssysteme basierend auf Quantentechnologien. Die Kommunikation der Zukunft soll mithilfe von Lichtteilchen sicherer werden. Dafür setzt sich die vom BMBF ins…

Sie sind geheimnisvoll, aufregend und unheimlich anziehend: Schwarze Löcher gehören zu den mysteriösesten Objekten im Universum. Mit Gravitationswellendetektoren ist es inzwischen möglich, das Geräusch hörbar zu machen, das zwei Schwarze Löcher beim Verschmelzen erzeugen. Bisher wurden etwa 70 solcher Geräusche, sogenannte „Chirps“, aufgezeichnet. Ein Forscherteam des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) prognostiziert nun, dass in diesem “Stimmenmeer“ die Chirps bevorzugt in zwei bestimmten Frequenzbereichen auftreten. Die Studie wurde im Fachjournal „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht. Die Entdeckung der Gravitationswellen,…

Neues Verfahren verbessert die Protonenbeschleunigung mit Laserblitzen. Protonen mit starken Laserpulsen auf Trab bringen – dieses noch junge Konzept verspricht gegenüber herkömmlichen Beschleunigern manche Vorteile. Unter anderem scheinen deutlich kompaktere Anlagen möglich. Bisherige Prototypen, bei denen Laserblitze auf hauchdünne Metallfolien schießen, zeigen jedoch Schwächen – insbesondere bei der Häufigkeit, mit der sie Protonen beschleunigen können. Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat eine internationale Arbeitsgruppe eine neue Technik erprobt: Dabei fungiert gefrorener Wasserstoff als „Zielscheibe“ für die Laserblitze. Perspektivisch kann das Verfahren…

Mithilfe ultrapräziser Laserspektroskopie an einem einfachen Molekül untersuchten Physiker um Prof. Stephan Schiller Ph.D. von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) mit bisher nicht erreichter Präzision die wellenartige Schwingung von Atomkernen. Sie berichten in der Fachzeitschrift Nature Physics, dass sie damit die Wellennatur der Bewegung von Kernmaterie genauer als bisher bestätigen konnten und keine Hinweise für eine Abweichung von dem etablierten Gesetz der Wechselwirkung zwischen Atomkernen fanden. Einfache Atome sind seit fast 100 Jahren Gegenstand präziser experimenteller und theoretischer Untersuchungen. Pionierarbeiten wurden…

Topologie spielt in der modernen Physik der kondensierten Materie und darüber hinaus eine enorme Rolle. Sie beschreibt, wie feste Materialien zwei sehr unterschiedliche und teilweise widersprüchliche Eigenschaften vereinen können. In topologischen Isolatoren wirkt zum Beispiel die Masse als Isolator während ihre Oberflächen und Kanten dennoch Strom leiten können. Deshalb hat in den letzten Jahrzehnten das Konzept der Topologie das wissenschaftliche Verständnis von elektronischer Struktur und Materialeigenschaften völlig verändert. Außerdem hat es den Weg für technologische Anwendungen geebnet, bei denen topologische…

Deutsche Forschungsinstitute freuen sich über die ersten Testbilder. Euclid, das neueste Weltraumteleskop der ESA mit starker deutscher Beteiligung, hat wenige Wochen nach dem Raketenstart die ersten Testbilder geliefert. Sie zeigen bereits eine hervorragende Bildqualität. Euclid verfügt über zwei Kameras: die VIS Kamera liefert hochaufgelöste Bilder im sichtbaren Licht, während die NISP Kamera infrarotes Licht misst und sowohl Bilder wie auch Spektren liefert. Mit den Daten von VIS und NISP erhoffen sich die sechs aus Deutschland beteiligten Institute des internationalen Euclid-Konsortiums…

Studie zur Sicherheit von Satelliten. Raumfahrt zum Mond (und darüber hinaus) zieht schon immer die öffentliche Aufmerksamkeit auf sich. Die eigentliche Eroberung des Alls findet jedoch in der erdnahen Umlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO) statt. Mit einer Entfernung zwischen 200 km und 1.000 km befindet sich LEO vergleichsweise nah an der Erde und beherbergt eine rasant wachsende Zahl relativ kleiner, relativ günstiger Satelliten. In ihrer Studie “Space Odyssey: An Experimental Software Security Analysis of Satellites” haben die beiden CISPA-Faculty Ali…

Neuartige magnetische Datenspeicher sind energieeffizient und robust. Verwendung finden hier Ferromagnete mit Arbeitsfrequenzen im Gigahertz-Bereich. Weiter steigern ließe sich diese mit Antiferromagneten, die sich aber nicht effizient anregen lassen. Forscher aus Kaiserslautern und Mainz haben gezeigt, dass magnetische Heterostrukturen – bestehend aus je einer dünnen Schicht Antiferromagnet und Ferromagnet – die Vorteile beider Materialklassen vereinen können: Sie haben eine hohe Arbeitsfrequenz mit effizienter Anregung gefunden. Die Arbeit ist in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht worden und ist als…

Göttinger Forschungsteam ergründet Informationsverarbeitung in Deep Neural Networks. Künstliche neuronale Netze sind in Forschung und Technik ebenso wie in Technologien des Alltags heute allgegenwärtig, zum Beispiel bei der Spracherkennung. Trotzdem ist bislang unklar, was genau in den tieferen Bereichen dieser Netzwerke passiert. Um dies zu ergründen, haben Forschende des Göttingen Campus Instituts für Dynamik biologischer Netzwerke (CIDBN) der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) eine informationstheoretische Analyse des Deep Learning, einer speziellen Form des maschinellen Lernens,…

Mit ChatGPT ist Künstliche Intelligenz (KI) in der Mitte der Gesellschaft angekommen. Weltweit haben Millionen Menschen das Sprachmodell bereits ausprobiert, viele nutzen es regelmäßig. Neben diesem sind eine Reihe weiterer so genannter generativer KI-Systeme verfügbar, die Text, Bilder, Musik, Audio oder Videos nach individuellen Vorgaben erzeugen. Wie funktioniert und lernt generative KI? Wo liegen Grenzen und Herausforderungen? Der neue Erklärfilm der Plattform Lernende Systeme erläutert dies anschaulich. Die neue Generation von KI-Sprachassistenten antwortet ausführlich auf komplexe Fragen, verfasst Aufsätze und…

Starke Vulkanausbrüche verändern die Temperatur der Atmosphäre. Für eine frühere Eruption ist dieser Effekt bis in 100 km Höhe beobachtet worden. Forschende der Universität Greifswald und des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg haben nun mit Modellsimulationen versucht, die dynamischen Prozesse hinter der erwarteten Temperaturveränderung in der Sommermesopause (in ca. 80 – 100 km Höhe) nach starken Vulkanausbrüchen aufzuklären. Sie fanden Hinweise auf eine deutliche Erwärmung dieser Atmosphärenschicht fünf Monate nach dem simulierten Ausbruch. Die Ergebnisse wurden jetzt (Juni 2023) im…

Die Europäische Südsternwarte hat heute ein beeindruckendes neues Bild veröffentlicht, das Aufschluss darüber gibt, wie sich massereiche Planeten wie der Jupiter bilden könnten. Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Forschende große Staubklumpen in der Nähe eines jungen Sterns entdeckt, die kollabieren und Riesenplaneten entstehen lassen könnten. „Diese Entdeckung ist wirklich spannend, denn es ist der erste Nachweis von Materialklumpen um einen jungen Stern, die das Potenzial haben, Riesenplaneten zu beherbergen“,…

Forschende der Frankfurt UAS entwickeln Fernservice-Konzept mittels erweiterter Realität. Augmented-Reality (AR), die sogenannte erweiterte Realität, hat in den letzten Jahren einen hohen Bekanntheitsgrad in der Unterhaltungsbranche erlangt, etwa durch das interaktive Spiel Pokémon Go. Auch bei Fernsehübertragungen von Fußballspielen wird AR genutzt, um zum Beispiel die Abseitslinie visuell hervorzuheben. AR erweitert somit die reale Welt, indem es zusätzliche Informationen oder virtuelle Objekte über die realen Bilder projiziert. Doch die Technologie der erweiternden Realität birgt noch viel mehr Potenzial für die…

Künstliche Intelligenz revolutioniert Lagebeurteilung für Rettungskräfte bei Flächenbränden. Langanhaltende Trocken- und Hitzephasen nehmen aufgrund des Klimawandels immer weiter zu. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit für Wald- und Flächenbrände, die das Leben von Mensch und Tier gefährden. Ein Forschungsteam der Westfälischen Hochschule hat mit ARGUS nun eine hochleistungsfähige Künstliche Intelligenz entwickelt, die die Arbeit von Feuerwehr und Rettungskräften bei der Lagebewertung um ein Vielfaches beschleunigt. Im Juni 2023 waren in der EU 118.000 Hektar Land von Waldbränden betroffen – damit liegt…

Forschende der Universität Leipzig haben eine äußerst effiziente Methode zur Untersuchung von bislang für die Fachwelt sehr rätselhaften Systemen mit langreichweitigen Wechselwirkungen entwickelt. Diese Systeme können Gase oder auch feste Materialien wie etwa Magnete sein, deren Atome nicht nur mit ihren Nachbarn, sondern viel weitreichender wechselwirken. Die Forschenden um Prof. Dr. Wolfhard Janke nutzen dafür sogenannte Monte-Carlo-Computersimulationen. Bei diesem vom Spielkasino in Monte Carlo abgeleiteten Verfahren aus der Stochastik werden zufällige Systemzustände generiert, aus denen sich die gewünschten Eigenschaften des…

Einem deutsch-chinesischen Forschungsteam ist es gelungen, ein Quantenbit in einer Halbleiter-Nanostruktur zu realisieren. Mithilfe eines besonderen Energieübergangs erzeugten die Forschenden in einem Quantenpunkt – einem eng begrenzten Bereich des Halbleiters – einen überlagerten Zustand, in dem ein Elektronenloch gleichzeitig zwei verschiedene Energieniveaus besaß. Solche Überlagerungszustände sind die Basis für das Quantencomputing. Die Anregung des Zustands benötigt normalerweise einen Laser, der Licht im Terahertz-Bereich ausstrahlt. Diese Wellenlänge ist jedoch zu groß, um den Strahl auf den winzigen Quantenpunkt fokussieren zu können….