– ein Entwicklungsschritt in der Medizin. Seien Sie nicht überrascht, wenn Sie Pillen mit ungewöhnlichen Formen sehen. Sie sehen lustig aus, aber sie können Arzneimittel im Körper kontrolliert freisetzen. Mit einer Kombination aus fortschrittlichen Berechnungsmethoden und 3D-Druck werden Objekte hergestellt, die sich in Flüssigkeiten auf eine bestimmte Weise auflösen. Eine Gruppe von Informatikern des Max-Planck-Instituts für Informatik in Saarbrücken und der University of California in Davis hat ein Verfahren entwickelt, bei dem allein die Form des Objekts für eine zeitgesteuerte…

Mit neuen Techniken kann man Fragen beantworten, die bisher experimentell nicht zugänglich waren – darunter auch Fragen nach dem Zusammenhang von Quanten und Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf kosmischer Skala erklären möchte – etwa die Gravitationswellen, die bei der Kollision von schwarzen Löchern entstehen. Die Quantentheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf Teilchenskala erklären möchte – etwa das Verhalten einzelner Elektronen im Atom. Beides miteinander auf völlig zufriedenstellende Weise zu verbinden, ist aber noch nicht gelungen….

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln die Technik für Quantennetzwerke der Zukunft. Gefördert vom Land NRW, wird hier die Hardware eines Netzwerkknotens installiert, wie er auch beim Quanteninternetdemonstrator des QuTech in Delft zum Einsatz kommt. Die Hardware dient zunächst als Test- und Entwicklungsplattform. Damit wollen die Wissenschaftler*innen mit Partnern aus Industrie und Forschung vor Ort in Aachen neue Komponenten für die Vernetzung von Quantencomputern entwickeln. Zukünftig soll der Knoten in ein europäisches Quantennetzwerk eingebunden werden. Erste Ergebnisse werden auf…

… ermöglicht schnelle und zuverlässige Abbildung von Proteinen in Zellen. Dortmunder Max-Planck-Forschende haben eine Software entwickelt, die Proteine in der Kryo-Elektronentomographie genau erkennt, auswählt und so die mühsame händische Selektion ersetzt. Die Kryo-Elektronentomographie (Kryo-ET) entwickelt sich zu einer leistungsfähigen Technik zur Abbildung detaillierter 3D-Bilder von zellulären Umgebungen und eingeschlossenen Biomolekülen. Eine der Herausforderungen bei dieser Methode ist jedoch die Identifizierung von Proteinmolekülen in den Bildern für die anschließende Prozessierung am Computer. Ein Forscherteam um Stefan Raunser, Direktor am MPI für…

Wie sieht es im Innern eines Kohlenstoff-Atomkerns aus? Eine neue Studie des Forschungszentrums Jülich, der Michigan State University (USA) und der Universität Bonn gibt darauf erstmals eine umfassende Antwort. Die Forschenden haben darin sämtliche bekannten Energiezustände des Kerns simuliert. Darunter ist auch der rätselhafte Hoyle-Zustand. Gäbe es ihn nicht, würden Kohlenstoff und Sauerstoff im Weltall nur in winzigen Spuren vorkommen. Letztlich verdanken wir ihm damit auch unsere eigene Existenz. Die Studie ist jetzt in der Zeitschrift Nature Communications erschienen. Der…

MICADO und METIS sind zwei der vier Instrumente der ersten Generation für das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, die noch in diesem Jahrzehnt am Teleskop in Betrieb genommen werden sollen. Das MPIA ist ein Konsortialpartner in beiden Projekten und hat gerade mit dem Bau verschiedener Teilsysteme der Instrumente begonnen. Eine Mini-Dokumentation über beide Instrumente wurde während einer Live-Veranstaltung auf dem YouTube-Kanal der ESO am Freitag, dem 12. Mai gezeigt. „Ich freue mich sehr, dass die ersten Teilstücke in den…

Mit dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO haben Astronomen einen riesigen Infrarot-Atlas von fünf nahe gelegenen Sternentstehungsgebieten geschaffen. Dazu haben sie mehr als eine Million Bilder zusammengesetzt. Diese großen Mosaike zeigen junge Sterne im Entstehen, die in dicke Staubwolken eingebettet sind. Dank dieser Beobachtungen verfügen die Astronomen über ein einzigartiges Instrument, mit dem sie das komplexe Rätsel der Sternentstehung knacken können. „Auf diesen Bildern können wir selbst die schwächsten Lichtquellen erkennen, wie etwa Sterne, die…

ETH-Forschenden gelang der Nachweis, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel stärker miteinander korreliert sein können als dies bei klassischen Systemen möglich ist. Für dieses Experiment nutzten sie erstmals supraleitende Schaltkreise. Es ist eine weitere Bestätigung der Quantenmechanik: Eine Forschergruppe um Andreas Wallraff, ETH-Professor für Festkörperphysik, konnte mit einem sogenannten schlupflochfreien Bell-Test das Konzept der «lokalen Kausalität» widerlegen, das von Albert Einstein als Antwort auf die Quantenmechanik formuliert wurde. Sie konnten damit nachweisen, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel stärker miteinander…

Der Biophysiker Prof. Dr. Timo Betz von der Universität Göttingen hat einen Proof of Concept (PoC) Grant des European Research Council (ERC) erhalten. Der ERC fördert damit sein Projekt „TissMec“, mit dem Betz und sein Team ein 3D-Screening-System zur Kultivierung von Gewebe und zur automatischen Stimulation und Quantifizierung seiner mechanischen Eigenschaften entwickeln wollen. PoC ERC Grants bieten herausragenden Forschenden, die bereits eine ERC-Förderung erhalten haben, eine Zusatzfinanzierung in Höhe von 150.000 Euro über 18 Monate, damit sie das Innovationspotenzial ihrer…

Quantenpunkte in Halbleitern wie Silizium oder Galliumarsenid gelten seit längerem als heiße Kandidaten zur Herstellung von Quantenbits in künftigen Quantenprozessoren. Physiker des Forschungszentrums Jülich und der RWTH Aachen haben nun gezeigt, dass zweilagiges Graphen hier noch mehr zu bieten hat als andere Materialien. Die von ihnen erzeugten Doppel-Quantenpunkte zeichnen sich durch eine nahezu perfekte Elektronen-Loch-Symmetrie aus, die einen robusten Auslesemechanismus für zukünftige Qubits ermöglichen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Entwicklung robuster Halbleiter-Spin-Qubits könnte helfen, großskalige…

Wie lernt das Gehirn räumliche Informationen? Dieser Frage sind Neuroinformatiker mit einer Künstlichen Intelligenz auf der Spur. Forschende des Instituts für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum haben ein Computermodell konstruiert, das örtliche Informationen nach einem ähnlichen Muster lernt wie Nagetiere. Dabei werden einzelne Sequenzen von Nervenzellaktivitäten im Hippocampus nach bestimmten Prioritäten wiederholt abgespielt. Macht das die Künstliche Intelligenz genauso, lernt sie Rauminformationen schneller als bei zufälliger Wiederholung der Sequenzen. Nicolas Diekmann und Prof. Dr. Sen Cheng berichten in der in der…

In der Quantenforschung braucht man maßgeschneiderte elektromagnetische Felder, um Teilchen präzise zu kontrollieren. An der TU Wien zeigte man: maschinelles Lernen lässt sich dafür hervorragend nutzen. Mit elektromagnetischen Feldern lassen sich winzige Teilchen manipulieren: Man kann sie einfangen, festhalten, oder an einen bestimmten Ort bewegen. Welche Form diese elektromagnetischen Felder aber genau haben sollen, und wie man sie während des Experiments dann konkret steuern muss, ist schwer herauszufinden. Oft sind dafür langwierige Versuchsreihen mit zahlreichen Messungen notwendig. An der TU…

Paderborner Wissenschaftler*innen veröffentlichen Ergebnisse in Fachmagazin. Mit der Entwicklung von Quantencomputern droht die klassische Kryptografie für die sichere Kommunikation obsolet zu werden. Die Quantenkryptografie hingegen nutzt die Gesetze der Quantenmechanik, um uneingeschränkte Sicherheit zu gewährleisten. Ein Beispiel ist die Quantenschlüsselverteilung, die es zwei Parteien ermöglicht, eine Nachricht durch einen zufälligen geheimen Schlüssel zu sichern. Dieser wird mithilfe von Quantenteilchen, in der Regel Photonen, erzeugt. Wissenschaftler*innen machen dafür zunehmend Gebrauch von einem Alphabet, das auf speziellen Eigenschaften der Lichtteilchen, also der…

Exakte Lösungen sind in der Materialphysik oft unmöglich. Nun wurde eine Technik entwickelt, um unlösbare Quanten-Rechnungen auf bestimmten Skalen lösbar zu machen. In der Physik hat man oft mit unterschiedlichen Skalen zu tun, die man getrennt voneinander beschreiben kann: Für die Bahn der Erde um die Sonne ist es völlig egal, ob ein Elefant im Zoo nach links oder nach rechts läuft. Und die Bewegung des Elefanten kann man beschreiben, ohne irgendetwas über die Eigenschaften der Elektronen in seinem Ohr…

Eine neue, am MPIK entwickelte Methode erlaubt, die Bewegung eines Elektrons in einem starken Infrarot-Laserfeld in Echtzeit zu verfolgen, und wurde am MPI-PKS in Kooperation zur Bestätigung theoretischer Quantendynamik angewandt. Der Ansatz verknüpft das Absorptionsspektrum des ionisierenden Extrem-Ultraviolett-Lasers mit der durch den nachfolgenden Nahinfrarot-Puls angetrieben Bewegung der freien Elektronen. Die Elektronenbewegung lässt sich hier klassisch beschreiben, obwohl es sich um ein Quantenobjekt handelt. In Zukunft kann die am Beispiel von Helium gezeigte Methode auf komplexere Systeme wie größere Atome oder…

Alexandrit-Laserkristalle eignen sich gut für den Einsatz in Satelliten zur Erdbeobachtung. Sie sind robust und ermöglichen Lasersysteme mit einer durchstimmbaren Ausgangswellenlänge. Im europäischen Horizon 2020-Projekt GALACTIC ist es den Partnern Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), Optomaterials S.r.l. (Italien) und Altechna (Litauen) nun gelungen, eine rein europäische Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle zu etablieren, welche im Weltraum eingesetzt werden können. Der italienische Partner Optomaterials stellt wettbewerbsfähige Kristalle her, die das litauische Unternehmen Altechna mit einer speziellen Beschichtung versieht. Um die für die rauen…