Physiker der Universität Bonn haben experimentell belegt, dass ein wichtiges Theorem auch für sogenannte „Bose-Einstein-Kondensate“ gilt. Ihre Ergebnisse erlauben es nun, bestimmte Eigenschaften solcher „Super-Teilchen“ zu messen und daraus andere Parameter herzuleiten, die ansonsten schwer zu erheben wären. Die Studie ist nun in den Physical Review Letters erschienen. Mal angenommen, vor Ihnen steht ein Behälter mit einer Ihnen unbekannten Flüssigkeit. Sie möchten wissen, wie stark sich die Moleküle darin aufgrund ihrer thermischen Energie zufällig hin- und herbewegen. Sie verfügen jedoch…

Interview mit Dr. Sandipan Mohanty vom Jülich Supercomputing Centre. Der Physiker und Code-Spezialist Dr. Sandipan Mohanty arbeitet seit 20 Jahren an molekularbiologischen Simulationen für die schnellsten Superrechner der Welt. Sie helfen, die Bausteine des Lebens zu entschlüsseln und neue Einblicke in die Zellmaschinerie zu gewinnen. Gemeinsam mit Forschern der schwedischen Universität Lund ist er nun einen Schritt weiter gegangen und hat das Problem der Proteinfaltung auf einen Quantencomputer gebracht. Der D-Wave-Quantenannealer JUPSI der Quantencomputer-Infrastruktur JUNIQ am Forschungszentrum Jülich hat mehr…

Ein Forscherteam am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) hat zum ersten Mal experimentell verfolgt, wie sich Löcher (positive Ladungsträger) in einem Festkörpermodell zu Paaren zusammenschließen könnten. Dieser Vorgang könnte eine wichtige Rolle bei Verständnis von Hochtemperatursupraleitern spielen. Forscherinnen und Forscher am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) haben mit Hilfe einer Quantensimulation Paare von Ladungsträgern sichtbar gemacht, die möglicherweise für den widerstandslosen Stromtransport in Hochtemperatur-Supraleitern sorgen. Bislang sind die genauen physikalischen Mechanismen in diesen komplexen Werkstoffen noch weitgehend unbekannt. Theorien gehen davon aus,…

Ein Wissenschaftsteam unter Leitung des Max-Born-Instituts Berlin, Helmholtz-Zentrums Berlin, Brookhaven National Laboratory (USA) und Massachusetts Institute of Technology (USA) hat eine neue Methode entwickelt, um mit Röntgenstrahlen Videos von Fluktuationen in Materialien auf der Nanoskala aufzunehmen. Die Methode kann scharfe, hochauflösende Bilder machen, ohne das Material durch zu starke Belichtung zu beeinträchtigen. Dafür entwickelten die WissenschaftlerInnen einen Algorithmus, der in unterbelichteten Aufnahmen Muster erkennen kann. In Nature beschreiben sie die Methode des Coherent Correlation Imaging (CCI) und stellen Ergebnisse für…

Deutlich einfacher und gleichzeitig viel effizienter als bisher: An der TU Wien wurde eine neue Technologie zur Herstellung von Röntgenlaserpulsen entwickelt. Die Röntgenstrahlung, mit der man im Krankenhaus ein gebrochenes Bein untersucht, ist einfach herzustellen. In der Industrie braucht man aber auch Röntgenstrahlung ganz anderer Art – nämlich möglichst kurze, energiereiche Röntgen-Laserpulse. Man verwendet sie etwa bei der Herstellung von Nanostrukturen und elektronischen Bauteilen, aber auch um den Ablauf chemischer Reaktionen in Echtzeit zu überwachen. Starke, extrem kurzwellige Röntgenpulse im…

Die Quantennatur von mit bloßem Auge sichtbaren Objekten ist aktuell eine vieldiskutierte Forschungsfrage. Ein Team um den Innsbrucker Physiker Gerhard Kirchmair hat nun im Labor eine neue Methode demonstriert, die die Quanteneigenschaften von makroskopischen Objekten leichter als bisher zugänglich machen könnte. Mit der Methode konnten die Forscher die Effizienz einer etablierten Kühlmethode um den Faktor 10 steigern. Mit optomechanischen Experimenten versucht die Wissenschaft, die Grenzen der Quantenwelt auszuloten und eine Grundlage für die Entwicklung hochempfindlicher Quantensensoren zu schaffen. Dabei werden…

„Topologische” Materialien sind faszinierende Festkörper, die nicht in die Standardklassifizierung von Isolatoren und Leitern fallen. Während ihre Masse isolierend ist, zeichnen sich diese Phasen durch elektrisch leitende Kanäle an den Rändern aus. Diese so genannten topologischen Phasen könnten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von stabilen IT- und großen Quantencomputern spielen. Topologische Phasen sind nicht auf elektronische Systeme beschränkt, sondern können auch in magnetischen Materialien auftreten, deren Eigenschaften durch magnetische Wellen – oder so genannte Magnonen – beschrieben werden. Doch…

Kieler Start-up COMPOSE hilft Maschinenherstellern etwa in der Windkraftbranche bei der Verringerung von Lärm. Wenn Windenergieanlagen zu laut sind, stören sie nicht nur die Anwohnenden: Sie müssen zudem häufig nachts abgeschaltet werden oder leistungsreduziert laufen – aus wirtschaftlicher Sicht ein immenser Schaden. Neben den Geräuschen der Rotorblätter sind dröhnende Getriebe ein häufiges Problem. Die innovative Software des Kieler Teams von COMPOSE hilft den Herstellern Getriebelärm bereits in der Entwicklungsphase unter Kontrolle zu bekommen. Nach der Förderphase mit Unterstützung des EXIST…

Physiker:innen der Universität Leipzig ist erneut ein tieferer Einblick in den Mechanismus von Supraleitern gelungen. Damit ist die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen Haase dem Ziel ein Stück nähergekommen, Grundlagen für eine Theorie für Supraleiter zu entwickeln, die Strom ohne Widerstand und damit ohne Verlust fließen lassen. Die Forschenden fanden heraus, dass in supraleitenden Kupfer-Sauerstoff-Verbindungen, sogenannten Kupraten, auch unter Druck eine ganz bestimmte Verteilung der Ladung zwischen dem Kupfer und dem Sauerstoff vorherrschen muss. Damit bestätigten sie…

Am Robotik- und KI-Institut MIRMI der Technischen Universität München (TUM) haben Forschende ein Modell entwickelt, mit dem Roboter Tee und Kaffee servieren können, ohne dass Flüssigkeit überschwappt – und zwar schneller und sicherer als Menschen. Die Mathematik des Pendels, die dafür eingesetzt wird, ist mehr als dreihundert Jahre alt. Kann ein Roboter besser kellnern als ein Mensch? Um diese Frage zu beantworten, montiert Dr. Luis Figueredo, Senior Scientist im Team von von Prof. Sami Haddadin, einen Roboterarm des Münchner Robotikspezialisten…

Scheinbar spontan koordiniertes Schwarmverhalten in großen Tierverbänden ist ein faszinierendes und auffälliges kollektives Phänomen. Experimente von Forschenden der Universität Leipzig an laserbetriebenen synthetischen Mikroschwimmern zeigen nun, dass vermeintliche Schwarmintelligenz zuweilen auch die Folge simpler und generischer physikalischer Mechanismen sein kann. Ein Physikerteam um Prof. Dr. Frank Cichos und Prof. Dr. Klaus Kroy fand heraus, dass Schwärme synthetisch hergestellter Brownscher Mikroschwimmer den Eindruck erwecken können, dass sie sich spontan entscheiden, ihren Zielpunkt zu umkreisen statt diesen direkt anzusteuern. Ihre Erkenntnisse haben…

Nach der Heisenbergschen Unschärferelation lassen sich zwei komplementäre Eigenschaften, also zum Beispiel die einzelnen Komponenten eines Magnetfeldes, nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmen. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat nun ein neues Verfahren auf rund einem Dutzend Quantencomputern getestet, in dem mit verschränkten Kopien eines Quantenzustands mehrere Parameter gleichzeitig optimal bestimmt werden können. Viele Größen in der Natur sind gerichtet – sie haben nicht nur eine Stärke, sondern auch eine Richtung. Will man eine solche Größe bestimmen, muss man zumeist mehr…

Ab 2023 fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine neue Emmy-Noether-Gruppe im Bereich der IT-Sicherheit an der Ruhr-Universität Bochum. Dr. Pascal Sasdrich vom Lehrstuhl Security Engineering an der Fakultät für Informatik ist Forschungsgruppenleiter. Mit seinem Projekt „Computer-aided verification of physical security poperties”, kurz CAVE, möchte er zum Schutz sicherheitskritischer Implementierungen, wie sie in Hardware-Chips eingesetzt werden, gegen physikalische Angriffe beitragen. Das Emmy-Noether-Programm sieht eine Förderung mit 1,3 Millionen Euro über einen Zeitraum von sechs Jahren vor, die zu einer Hochschulprofessur qualifizieren. Ein…

Neue Studie soll Quantencomputing vorantreiben. Einem internationalen Team aus Forschenden, darunter auch Wissenschaftler aus Jena, ist es gelungen, eine neue und besonders präzise Art der Messung in winzigen Quantensystemen zu entwickeln. Anwendungen sind etwa in der Halbleiter-Fertigung, perspektivisch aber auch der Mobilfunktechnik oder Mikroskopie denkbar. Experimentelle Versuche zum Beleg der Studie wurden u. a. auf Deutschlands erstem Quantencomputer, dem Fraunhofer QSystemOne, durchgeführt. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden nun im Fachmagazin »Nature Physics« veröffentlicht. Messungen sind nicht gleich Messungen. Während sich…

Nach mehreren Jahren Betrieb hat die STEREO-Kollaboration die finalen Ergebnisse ihrer Antineutrino-Studien veröffentlicht. Die Forscherinnen und Forscher konnten anhand der vorliegenden Daten die Existenz von sterilen Neutrinos, einem zusätzlichen Neutrino-Zustand, der in vielen Theorien erwartet wird, ausschließen. Das Ergebnis, das in der Ausgabe von Nature vom 11. Januar erscheinen wird, hat wichtige Auswirkungen auf viele fundamentale Bereiche der Physik. In der modernen Teilchenphysik werden alle bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben. Das Modell umfasst auch…

Die Entwicklung neuer Lasersysteme und Optiken erfordert es, etablierte Prüfverfahren für Optiken zu überprüfen und anzupassen. Im Forschungsvorhaben cw-LIDT arbeitet das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) zusammen mit der LASEROPTIK GmbH und der RAYLASE GmbH daran, Hochleistungslaseroptiken zuverlässig untersuchen zu können. Ein limitierender Faktor bei der Entwicklung neuer Lasersysteme ist inzwischen die optische Belastbarkeit der Komponenten, mit denen die Laserstrahlung erzeugt und geführt wird. Diese sind notwendig, um immer höhere optische Ausgangsleistungen zu erreichen. Gleichzeitig wächst der Bedarf nach Optikkomponenten…