Optimierungsaufgaben in Logistik oder Finanzwesen gelten als erste mögliche Anwendungen von Quantenrechnern. Innsbrucker Physiker haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Optimierungsprobleme auf heute bereits existierender Quanten-Hardware untersucht werden können. Sie haben dazu ein spezielles Quantengatter entwickelt. Weltweit wird die Entwicklung von Quantencomputern vorangetrieben, und es gibt unterschiedliche Konzepte, wie das Rechnen mit den Möglichkeiten der Quantenwelt umgesetzt werden kann. Viele davon sind experimentell schon in Bereiche vorgestoßen, die auf klassischen Computern nicht mehr nachgeahmt werden können. Doch noch sind…
Attosekunden-Laserpulse im extremen Ultraviolett (XUV) sind ein einzigartiges Werkzeug zur Beobachtung und Steuerung der Elektronendynamik in Atomen, Molekülen und Festkörpern. Die meisten Attosekunden-Laserquellen arbeiten mit einer Pulswiederholrate von 1 kHz (1000 Pulse pro Sekunde), was ihren Einsatz für komplexe Experimente einschränkt. Mit einem am MBI entwickelten Hochleistungslasersystem ist es uns gelungen, Attosekundenpulse mit einer Wiederholrate von 100 kHz zu erzeugen. Dies ermöglicht neuartige Experimente in der Attosekundenforschung. Lichtpulse im extrem ultravioletten (XUV) Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Dauer in…
An der Universität Innsbruck haben Physiker um Peter Zoller und Thomas Monz den ersten programmierbaren Quantensensor entwickelt und im Labor getestet. Dazu haben sie eine Methode aus der Quanteninformationsverarbeitung auf ein Messproblem angewendet. Das innovative Verfahren eröffnet die Perspektive für Quantensensoren, deren Präzision bis dicht an die durch die Naturgesetze vorgegebene Grenze reicht. Atomuhren sind die besten Sensoren, die die Menschheit je gebaut hat. Heute findet man sie in staatlichen Eichämtern genauso wie in den Satelliten von Navigationssystemen. Wissenschaftler in…
„Nature Communications“-Publikation: Laser ersetzt Teilchenbeschleuniger in ersten Anwendungen. Ein Team unter Leitung der TU Darmstadt hat erstmals mit Lasern erzeugte Neutronen für eine industrielle Anwendung nutzbar gemacht. Die Forschenden zeigten, dass Neutronen, die kompakt mit Lasern erzeugt werden, in der zerstörungsfreien Materialprüfung zum Einsatz kommen können. Als elektrisch neutrale Teilchen durchdringen Neutronen Materie relativ leicht. Daraus ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten wie etwa die Prüfung von Behältern mit radioaktivem Abfall. Die Ergebnisse wurden im renommierten Magazin „Nature Communications“ veröffentlicht. Der Drang,…
Neuer Sonderforschungsbereich der Universität Rostock nimmt Arbeit auf. Wie wirkt Licht auf Materie? Wie beeinflusst Materie im Gegenzug das Licht? Und wie kann das komplexe Wechselspiel dieser beiden so unterschiedlichen Grundbestandteile des Universums auf mikroskopischer Ebene gesteuert und in neuartigen Technologien zur Anwendung gebracht werden? Einen holistischen Ansatz zur Klärung dieser spannenden Fragen verfolgen Forschende am Institut für Physik der Universität Rostock mit modernsten wissenschaftlichen Methoden im Rahmen eines Verbundprojekts der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Mit rund 11 Millionen Euro wird…
Einem Konstanzer Forschungsteam gelingt die Lösung eines jahrzehntealten physikalischen Rätsels: der Frage nach dem Verbleib des Drehimpulses bei der ultraschnellen Entmagnetisierung von Nickelkristallen durch Laserlicht. In einem geschlossenen physikalischen System bleibt die Summe aller Drehimpulse konstant – das besagt ein wichtiger Erhaltungssatz aus der Physik. Dabei müssen die Drehimpulse nicht notwendigerweise „echte“ Drehungen sein: Magnetische Materialien besitzen selbst dann einen Drehimpuls, wenn sie von außen betrachtet ruhen. Das konnten die Physiker Albert Einstein und Wander Johannes de Haas bereits 1915…
RIXS an BESSY II liefert klare Aussagen. Ein Team am HZB hat eine Methode entwickelt, um tautomere Gemische zu untersuchen. Mit resonanter inelastischer Röntgenstreuung (RIXS) an BESSY II lassen sich nicht nur die Anteile der jeweiligen Tautomere exakt bestimmen, sondern auch die Eigenschaften jedes Tautomers. Damit liefert die Methode auch detaillierte Informationen über ihre biologische Funktion. In der Studie wurde die Technik auf das Keto-Enol-Gleichgewicht angewendet, das bei vielen biologischen Prozessen eine Rolle spielt. Auf dem Titelblatt weist das “The…
DESY-Team richtet Indol-Moleküle präzise aus. Laserblitze, die schwebende Moleküle kurz in die Zange nehmen, um sie gezielt im Raum auszurichten – das mag nach einem originellen akademischen Kunststückchen klingen. Doch die Methode, die das Team um den DESY-Forscher Jochen Küpper nun im Fachjournal „Nature Communications“ vorstellt, hat großes Potenzial für die Forschung: Denn Moleküle exakt in eine bestimmte räumliche Ausrichtung zu bringen, ist eine wichtige Voraussetzung, um deren extrem schnelle Aktionen detailliert verfolgen und regelrecht filmen zu können. Mit ihrer…
Ein neuer Weg für hochsensitive Messungen an Antimaterie. Ein Team von Wissenschaftlern am CERN unter der Leitung des Max-Planck-Physikers Masaki Hori hat bei hybriden Atomen aus Antimaterie und Materie ein überraschendes Verhalten entdeckt, wenn diese in supraflüssiges Helium eingetaucht werden. Das Ergebnis könnte einen neuen Weg eröffnen, um mit Antimaterie die Eigenschaften von kondensierter Materie zu untersuchen – oder um Antimaterie in kosmischer Strahlung aufzuspüren. Wenn sie einen Blick in die Schattenwelt der Antimaterie werfen wollen, müssen die Forscher auf…
Halbleiter sind die Grundlage moderner Technologien, während Supraleiter mit ihrem verschwindenden elektrischen Widerstand die Basis für künftige Technologien, einschließlich Quantencomputern, werden könnten. Sogenannte „Hybridstrukturen“ – minutiös konstruierte Sandwiches aus Supraleitern und Halbleitern – könnten neue Quanteneffekte erzeugen. Bisher konnten diese nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Nun haben Forscher:innen des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Zusammenarbeit mit der NYU einen neuen Weg gefunden, um herauszufinden, was in diesen „Super-Semi-Sandwiches“ vor sich geht. „Es gibt einen internationalen Wettlauf um die…
Studie zeigt, wie mit dem Mechanismus der Photoionisation Einblicke in komplexe molekulare Potentiale gewonnen werden. Dank fortschrittlicher Laserquellen und speziell entwickeltem Spektrometer können extrem kurze Lichtblitze erzeugen werden, die nur wenige hundert Attosekunden dauern. Die Forschenden fanden heraus, dass das Elektron auf seinem Weg aus dem Molekül heraus eine komplexe Landschaft durchläuft, die von Potenzialspitzen und -tälern geprägt ist. Der Weg, den das Elektron während seiner Bewegung zurücklegt, kann die Zeit beeinflussen, die es braucht, um wieder frei zu werden….
Werden Laserstrahlen in hohlen Kristallfasern auf eine schraubenförmige Achterbahn geschickt, erzeugen sie akustische Wellen: aus Lichtwellen werden Töne – die allerdings unhörbar für Menschen sind. Dabei wird ein Teil des Lichts zurückgeworfen und ändert schlagartig seine Drehrichtung. Diesen verblüffenden Effekt haben jetzt Forscher*innen des Erlanger Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts experimentell nachgewiesen. Das Phänomen eröffnet Wege zu neuen Anwendungen in der Quantenoptik, Sensorik und Navigation. Die Wissenschaftler*innen haben spezielle photonische Kristallfasern hergestellt, die dünner als ein menschliches Haar sind…
Österreichischen Experimentalphysikern um Gerhard Kirchmair ist es zusammen mit Theoretischen Physikern aus Finnland erstmals gelungen, in supraleitenden Quantenbits geschützte Quantenzustände – sogenannte Dunkelzustände – zu kontrollieren. Die verschränkten Zustände sind 500-mal robuster und könnten zum Beispiel bei Quantensimulationen eingesetzt werden. Das Verfahren könnte auch auf anderen technologischen Plattformen Verwendung finden. Im Labor von Gerhard Kirchmair am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften werden supraleitende Quantenbits an Wellenleiter gekoppelt. Werden mehrere dieser Quantenbits in den Wellenleiter…
Forschungsteam schafft Meilenstein bei der Bestrahlung mit Protonen. Mit schnellen Protonen lassen sich Tumoren wirkungsvoller und schonender bestrahlen als mit Röntgenlicht. Die moderne Therapieform mit Protonen benötigt dafür allerdings große Teilchenbeschleuniger. Die Fachwelt untersucht deshalb alternative Beschleunigerkonzepte – zum Beispiel Anlagen, bei denen ein Laser die Protonen auf Trab bringt. Sie sollen in präklinischen Studien helfen, den Weg zu einer optimalen Strahlentherapie zu ebnen. Einem Forschungsteam unter Federführung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es nun erstmals gelungen, eine Bestrahlung mit…
Forschende am PSI haben erstmals eine sogenannte achromatische Linse für Röntgenlicht entwickelt. Damit lassen sich die Röntgenstrahlen auch dann gut auf einen einzigen Punkt fokussieren, wenn sie eine gewisse Bandbreite an Wellenlängen haben. Die neue Linse wird die Erforschung von Nanostrukturen mittels Röntgenstrahlen deutlich erleichtern, schreiben die Forschenden im Fachblatt Nature Communications. Scharfe Bilder in der Fotografie und in optischen Mikroskopen sind nur möglich dank sogenannter achromatischer Linsen. Diese sorgen dafür, dass verschiedene Lichtfarben – also Licht verschiedener Wellenlängen –…
… hängt von deren Orientierung ab. Physiker der Universität Münter haben erstmals den Antrieb von frei orientierbaren Nanoteilchen durch wandernde Ultraschallwellen simuliert. Sie haben dabei zentrale Fragen, die bislang einer Anwendung eines akustischen Antriebs für Nanoteilchen im Wege standen, geklärt. Mikroskopisch kleine Nanomaschinen, die sich wie U-Boote mit eigenem Antrieb bewegen – beispielsweise im menschlichen Körper, wo sie Wirkstoffe transportieren und gezielt freisetzen: Was nach Science-Fiction klingt, ist in den vergangenen 20 Jahren zu einem immer schneller wachsenden Forschungsgebiet geworden….
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