Quantencomputer: ISTA-Physiker erreichen optisches Auslesen von supraleitenden Qubits Qubits – die grundlegenden Einheiten der Quanteninformation – treiben ganze Technologiesektoren an. Supraleitende Qubits könnten beim Bau eines großen Quantencomputers eine wichtige Rolle spielen, aber sie sind auf elektrische Signale angewiesen und lassen sich nur schwer skalieren. Einem Team von Physikern am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) ist es gelungen, supraleitende Qubits vollständig optisch auszulesen und damit die derzeitigen Grenzen dieser Technologie zu überwinden. Ihre Ergebnisse wurden in Nature Physics…
Euclid zu seiner sechsjährigen Mission, um das dunkle Universum zu erforschen. Bevor die Raumsonde ihre Himmelsdurchmusterung beginnen konnte, musste ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren auf der Erde sicherstellen, dass alles einwandfrei funktionierte. Während dieser Testphase im September 2023 sendete Euclid einige Bilder zur Erde. Doch auf einem dieser Test-Bilder sah Euclids Archivwissenschaftler Bruno Altieri einen Hinweis auf ein ganz besonderes Phänomen und beschloss, es genauer zu untersuchen. „Ich schaue mir die Euclid-Daten an, sobald sie eintreffen“, erklärt Bruno Altieri….
Einzigartiger Quantensimulator öffnet Tür zu neuer Forschung Im Labor von Google haben Physiker einen neuartigen digital-analogen Quantensimulator gebaut, mit welchem physikalische Prozesse mit ungeahnter Präzision und Flexibilität untersucht werden können. Massgeblichen Anteil am Erfolg hatten zwei Physiker vom Zentrum für Computergestützte Wissenschaften, Theorie und Daten am PSI. Wie verteilt sich kalte Milch, die man in heissen Kaffee tropft? Selbst die schnellsten Supercomputer können so etwas nicht präzise berechnen, weil die zugrunde liegenden quantenphysikalischen Prozesse extrem komplex sind. Der Physiknobelpreisträger Richard…
Wissenschaftler der Goethe-Universität Frankfurt haben eine neue Methode entwickelt, um das Innere von Neutronensternen mithilfe von bei Kollisionen entstehenden Gravitationswellen zu untersuchen. Durch die Analyse der „langen Abklingphase“ – eines reinen Signals, das vom Überrest der Neutronenstern-Kollision ausgesendet wird – haben sie eine starke Korrelation zwischen den Eigenschaften dieses Signals und der Zustandsgleichung von Neutronensternmaterie entdeckt. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Communications veröffentlicht. FRANKFURT. Neutronensterne gehören aufgrund ihrer riesigen Masse und zugleich geringen Größe zu den faszinierendsten astrophysikalischen Objekten,…
Die verborgene Kraft der kleinsten Mikroquasare Unser Heimatplanet wird ständig mit Teilchen aus dem Weltraum bombardiert. Und während wir vor allem mit Gesteins-Meteoriten vertraut sind, die aus unserem Sonnensystem stammen und faszinierende Sternschnuppen am Nachthimmel erzeugen, sind es die allerkleinsten Teilchen, die Wissenschaftler:innen helfen, die Natur des Universums zu verstehen. Subatomare Teilchen wie Elektronen oder Protonen, die aus dem interstellaren Raum und darüber hinaus stammen, gehören zu den schnellsten bekannten Teilchen im Universum und werden als kosmische Strahlung bezeichnet. Der…
Kollaboration an der Uni Mainz ermöglicht Simulation von Skyrmion-Dynamik auf experimentell relevanten Zeitskalen Skyrmionen sind nanometer- bis mikrometergroße magnetische Wirbel, die sich wie Teilchen verhalten und durch elektrische Ströme bewegt werden können. Diese Eigenschaften machen Skyrmionen zu einem hervorragenden System für neuartige Datenspeicher oder Computer. Um solche Geräte zu optimieren, ist es jedoch meist zu rechenaufwendig, die komplizierte interne Struktur der Skyrmionen zu simulieren. Ein möglicher Ansatz ist die effiziente Simulation dieser magnetischen Wirbel als Teilchen, ähnlich der Simulation von…
Rayleigh-Bloch-Wellen können enorme Energien freisetzen, die unter Umständen technische Anlagen schädigen. Sie existieren nur unterhalb einer genau definierten Grenzfrequenz; darüber verschwinden sie abrupt. Es gibt vereinzelte hohe Frequenzen, bei denen sie sich ebenfalls nachweisen lassen. Mathematiker der Universitäten Augsburg und Adelaide haben für dieses Phänomen kürzlich eine Erklärung vorgeschlagen. Zusammen mit Forschenden der Universität Exeter konnten sie nun experimentell nachweisen, dass ihre These tatsächlich stimmt. Die Ergebnisse verbessern das Verständnis der exotischen Wellen, die aufgrund ihrer Eigenschaften auch für technische…
Die Materie im intergalaktischen Raum ist in einem riesigen Netz von fadenförmigen Strukturen verteilt, die miteinander verbunden sind und als kosmisches Netz bezeichnet werden. Ein internationales Forschungsteam hat nun mittels hunderter Beobachtungsstunden ein einzigartiges, gestochen scharfes Bild eines kosmischen Filaments innerhalb dieses Netzes aufgenommen, das zwei aktive Galaxien miteinander verbindet – zu einer Zeit, als das Universum erst etwa zwei Milliarden Jahre alt war. Ein Eckpfeiler der modernen Kosmologie ist die Existenz der Dunklen Materie, die etwa 85 Prozent der…
Internationale Studie wertet Material des Asteroiden Bennu aus, die mit der NASA-Raummission OSIRIS-REx auf die Erde gebracht wurden FRANKFURT. Zwei Jahre dauerte die Rückreise der Raumsonde OSIRIS-REx vom Asteroiden Bennu, dann warf sie beim Vorbeiflug an der Erde eine kleine Kapsel ab, die am 24. September 2023 in der Wüste des US-Bundesstaates Utah geborgen werden konnte. Ihr Inhalt: 122 Gramm Staub und Gestein des Asteroiden Bennu, Dies hatte die die Sonde in einem nur Sekunden dauernden „Touch-and-Go“-Manöver von der Oberfläche…
Internationales Forschungsteam entwickelt neues Verfahren zur Betrachtung dunkler Exzitonen Wie lassen sich zum Beispiel Solarzellen verbessern? Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen hilft bei dieser Frage mit einer neuen Technik: Erstmals lässt sich die Entstehung winziger, schwer nachweisbarer Teilchen – sogenannter dunkler Exzitonen – zeitlich und räumlich genau verfolgen. Diese unsichtbaren Energieträger spielen eine Schlüsselrolle in zukünftigen Solarzellen, LEDs und Detektoren. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht. Dunkle Exzitonen sind winzige Paare aus Elektronen und deren Löcher,…
Quantencomputer korrigiert Fehler mit zwei verschiedenen Korrektur-Codes Auch Computer machen Fehler. Diese werden mittels technischer Vorkehrungen unterdrückt oder während einer Rechnung erkannt und behoben. Bei Quantencomputern ist dies mit einigem Aufwand verbunden, denn von einem unbekannten Quantenzustand kann keine Kopie erstellt werden. So kann der Zustand auch nicht während der Berechnung mehrfach gespeichert und ein Fehler durch den Vergleich der Kopien erkannt werden. Inspiriert von der klassischen Informatik hat die Quantenphysik ein anderes Verfahren entwickelt, bei dem die Quanteninformation auf…
Erster Schritt auf dem Weg zu einem Video vom Schwarzen Loch FRANKFURT. Sechs Jahre nach der historischen Veröffentlichung des ersten Bildes eines Schwarzen Lochs stellt die Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration eine neue Analyse des supermassereichen Schwarzen Lochs im Herzen der Galaxie M87 vor, dass M87* genannt wird. Diese Analyse kombiniert Beobachtungen aus den Jahren 2017 und 2018 und liefert neue Erkenntnisse über die Struktur und Dynamik des Plasmas in der Nähe des Ereignishorizonts – jenseits dessen keinen Informationen mehr…
Studentenprojekt entdeckt Supraleitung in polykristallinem Eisen-Nickel-Zirconide Zirconide: Ein neues Übergangsmetall Tokio, Japan – Forschende der Tokyo Metropolitan University haben ein neues supraleitendes Material entdeckt. Sie kombinierten Eisen, Nickel und Zirkonium, um mit unterschiedlichen Eisen-zu-Nickel-Verhältnissen ein neues Übergangsmetall namens Zirconide herzustellen. Während sowohl Eisen-Zirconide als auch Nickel-Zirconide nicht supraleitend sind, zeigen die neu präparierten Mischungen genau diese Eigenschaft und weisen ein „kuppelförmiges“ Phasendiagramm auf, das typisch für sogenannte „unkonventionelle Supraleiter“ ist. Dies ist ein vielversprechender Ansatz, um Hochtemperatur-Supraleiter zu entwickeln, die…
Inspiriert von Ideen aus der Thermodynamik haben Forscher der Universität Rostock und der University of Southern California eine neue Methode entwickelt, um hochenergetische Laserstrahlen effizient zu formen und zu kombinieren. Ihre Ergebnisse wurden am 15. Januar 2025 online in der renommierten Zeitschrift “Nature Physics” veröffentlicht. Gemeinsame Geschichte: Licht und Thermodynamik Seit prähistorischen Zeiten, als die Menschen das Feuer zähmten, um gefährliche Raubtiere fernzuhalten und sonst dunkle Behausungen zu beleuchten, sind Licht und Wärme unsere ständigen Begleiter. Die Fähigkeit, das Feuer…
Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben es geschafft, die Struktur und Funktion biologischer Membranen mithilfe von „DNA-Origami“ zu kontrollieren. Das von ihnen entwickelte System könnte den Transport großer therapeutischer Lasten in Zellen erleichtern. Dies eröffnet neue Wege für die gezielte Verabreichung von Medikamenten und andere therapeutische Interventionen. Damit kann ein äußerst wertvolles Instrument zur Werkzeugkiste der synthetischen Biologie hinzugefügt werden. Prof. Laura Na Liu und ihr Team veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Materials. Die Form und Morphologie einer Zelle…
Von den anhaltenden Dürren im südlichen Afrika und in Mittelamerika zu Beginn des Jahres bis hin zu den jüngsten verheerenden extremen Regenfällen in Spanien und dem tödlichen Hurrikan Helene an der Ostküste der USA war das Jahr 2024 von Klimaereignissen geprägt, die das Leben von Milliarden von Menschen beeinflussten. Eine „klimaresiliente“ Zukunft In einer kürzlich in Advances in Atmospheric Sciences veröffentlichten Arbeit gibt ein internationales Wissenschaftsteam unter der Leitung von Dr. Wenxia Zhang am Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy…
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