Die quantenmechanische Austauschwechselwirkung zwischen Elektronen, eine Konsequenz des Pauli-Prinzips, kann man mit intensiven Infrarot-Lichtfeldern auf Zeitskalen weniger Femtosekunden gezielt verändern, wie zeitaufgelöste Experimente an Schwefelhexafluorid-Molekülen zeigen. Dieses Ergebnis weist einen Weg, um in Zukunft chemische Reaktionen von Grund auf mit Lasern zu steuern – rein auf Basis der Elektronen, dem „Klebstoff“ der Chemie. Elektronen bilden die Bindungen in Molekülen und spielen eine entscheidende Rolle bei chemischen Reaktionen. In Atomen und Molekülen sind die Elektronen auf einer Folge von Energieniveaus angeordnet,…

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…

Astronomen des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik haben Beweise dafür gefunden, dass kurz vor Einsetzen der Sternentstehung so gut wie alle schweren Moleküle in der zentralen Region einer prästellaren Wolke an Staubkörnern einfrieren. Die ALMA-Beobachtungen der molekularen Wolke L1544 im Sternbild Stier zeigten nicht nur eine Konzentration von Staubkörnchen zum Zentrum hin, sondern auch, dass stickstoffhaltige Moleküle sowie Kohlenstoff, Sauerstoff und alle weiteren Elemente schwerer als Helium in dicken Eishüllen um die Staubkörner gespeichert sind. Diese Eishüllen sind reich an Wasser…

Ein internationales Team von Astronomen und Astronominnen hat mit bodengestützten Teleskopen, darunter das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), die Temperaturen in der Atmosphäre des Neptun über einen Zeitraum von 17 Jahren verfolgt. Sie fanden einen überraschenden Rückgang der globalen Temperaturen des Neptun, gefolgt von einer dramatischen Erwärmung an seinem Südpol. „Diese Veränderung war unerwartet“, sagt Michael Roman, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Leicester, Großbritannien, und Hauptautor der Studie, die heute in der Zeitschrift The Planetary Science…

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…

Die Kollision supermassereicher schwarzer Löcher in den Zentren wechselwirkender Galaxien füllt das Universum mit niederfrequenten Gravitationswellen. Mit großen Radioteleskopen wurde bereits nach diesen Wellen gesucht, um die Auswirkungen dieser Raumzeitwellen auf die Pulsperioden von Pulsaren in der Milchstraße zu beobachten. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Aditya Parthasarathy und Michael Kramer vom MPIfR Bonn hat gezeigt, dass auch hochfrequente Gammastrahlung für diese Suche genutzt werden kann. Gammastrahlen anstelle von Radiowellen ermöglichen einen klareren Blick auf die Pulsare und bietet eine…

Frische Lieferung aus Lyon: Der erste von drei Spektrographen für 4MOST, ein neues innovatives Instrument für Himmelsdurchmusterungen, das unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) gebaut wird, ist auf dem Campus des Instituts in Potsdam-Babelsberg angekommen. Nur eine Woche nach seiner Ankunft hat der niedrig auflösende Spektrograph nun ein erstes Spektrum nach dem Wiederzusammenbau aufgenommen. 4MOST, das 4-Meter-Multi-Object Spectroscopic Telescope für das VISTA-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) am Paranal in Chile, besteht aus drei Spektrographen, die gleichzeitig die…

Bündelung sächsischer Kompetenz in der Mikroelektronik wird fortgesetzt. Die wirtschaftlichen Folgen der aktuellen Lieferengpässe verdeutlichen die Bedeutung der Mikroelektronik. Um hier für die Zukunft gerüstet zu sein, ist, neben neuen Produktionsstätten in Europa, eine Technologiesouveränität in Forschung und Entwicklung erforderlich. Genau dieser Herausforderung stellt sich das Leistungszentrum »Funktionsintegration für die Mikro-/Nanoelektronik«. Es bündelt sächsische Kompetenzen und schafft dadurch ein breites Angebot für Technologien der Mikroelektronik und Mikromechanik. Dieses richtet sich an die großen Player der Mikroelektronikindustrie als auch dezidiert an…

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….

Forschende am PSI haben zum ersten Mal beobachtet, wie sich winzige Magnete in einer speziellen Anordnung nur aufgrund von Temperaturänderungen ausrichten. Der Einblick in die Vorgänge innerhalb von sogenanntem künstlichem Spin-Eis könnte eine wichtige Rolle spielen bei der Entwicklung neuartiger Hochleistungsrechner. Die Ergebnisse wurden heute im Fachmagazin Nature Physics veröffentlicht. Gefriert Wasser zu Eis, ordnen sich die Wassermoleküle mit ihren Wasserstoff- und Sauerstoffatomen in einer komplexen Struktur an. Wasser und Eis sind unterschiedliche Phasen und die Umwandlung von Wasser zu…

Ein Schritt in Richtung organischer Hochleistungs-Thermoelektrika. Forschende der TU Dresden stellen einen neuen Weg zu leistungsstarken organischen thermoelektrischen Bauelementen vor: hocheffiziente Modulationsdotierung von hochgeordneten organischen Halbleitern bei hohen Dotierkonzentrationen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift “Science Advances” veröffentlicht. Handys mittels Körperwärme aufladen. Was noch wie Zukunftsmusik klingt, kann durch thermoelektrische Bauelemente bald zur Realität werden. Denn bei der Thermoelektrik geht es darum, Wärme in nutzbare Energie umzuwandeln. Dafür werden bisher meist anorganische Materialien verwendet, die für flexible Anwendungen…

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…

Aus alt mach neu: Eine große Anzahl von Altteilen landet jährlich zum Recycling auf dem Schrottplatz. Ressourcenschonender ist es, Lichtmaschine, Anlasser und Co. im Sinne der Kreislaufführung wieder instandzusetzen. So wird das Abfallaufkommen gesenkt, der CO2-Fußabdruck reduziert und die Lebensdauer der Produkte verlängert. Im Projekt EIBA entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK ein KI-basiertes Assistenzsystem für die teil-automatisierte bildbasierte Identifikation von Altteilen ohne QR- oder Barcodes. Es unterstützt den Werker beim Sortieren und Verlesen, damit mehr gebrauchte Bauteile…

Verfahren der Künstlichen Intelligenz werden bisher verstärkt in Bereichen wie der Bildanalyse oder der Spracherkennung eingesetzt. Im Bereich der industriellen Produktion sind sie noch Mangelware. Mehrere Fraunhofer-Institute haben im Leitprojekt »ML4P – Machine Learning for Production« eine Lösung entwickelt, mit der die Industrieproduktion durch maschinelles Lernen deutlich effizienter wird. Die darauf basierende Software-Suite ist sehr flexibel und auch mit älteren Maschinen kompatibel. Das produzierende Gewerbe ist eine der tragenden Säulen der deutschen Wirtschaft. Nach Angaben des Statistischen Bundesamts gab es…

Einzelphotonen nach Maß: Physiker der Universität Paderborn haben ein neuartiges Konzept zur Erzeugung einzelner Photonen – kleinen Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht – mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwickelt. Deren gezielte Manipulation gehört zu den wichtigsten Schlüsselelementen für photonische Quantentechnologien. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachjournal Nature Communications erschienen. Wie Prof. Dr. Artur Zrenner, Leiter der Arbeitsgruppe „Optoelektronik und Spektroskopie an Nanostrukturen“ erklärt, stellen Wunschzustände nach Maß bislang eine Herausforderung dar: „Entsprechende Quellen basieren meist auf Lichtemission aus einzelnen Halbleiter-Quantenemittern, die…