Nachrichten zum Thema Quantenphysik

Wirbelschicht in flüssigem Helium: Diese Simulation zeigt die komplexe Dynamik einer suprafluiden Flüssigkeit (rot) an kleinen Unebenheiten (gelb).

Superflüssige Stürme

Rotierendes, flüssiges Helium bildet Grenzschicht aus turbulenten Wirbeln – Grenzen der Reibungsfreiheit
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Zwei Holmiumatome (Mitte) speichern die digitalen Basiswerte 0 und 1. Die äußeren Eisenatome dienen zum Auslesen des schaltbaren magnetischen Moments der Holmiumatome.

Rekord: Datenspeicher braucht nur ein Atom pro Bit

Magnetische Zustände einzelner Holmium-Atome taugen zur Speicherung der digitalen Basiswerte 0 und 1
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Blick auf eine optische Ytterbium-Atomuhr am NIST, in der der Übergang zwischen zwei Energieniveaus des Ytterbium-Atoms für eine extrem genaue  Zeitmessung genutzt wird.

Atomuhren ticken im Tandem genauer

Kopplung von zwei Ytterbium-Uhren erhöht Stabilität der Zeitmessung
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In Picokavitäten aus Gold lässt sich die Wechselwirkung von Licht und Materie im Detail analysieren (künstler. Illustration)

Kleinste Lupe der Welt analysiert Lichtreaktionen

Britische und spanische Physiker konzentrieren Licht erstmals in atomar kleine Strukturen
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Neue Methode offenbart Vibrationen eines einzelnen Pentacen-Moleküls auf einer Goldoberfläche. (künstl. Illustration)

Nanokosmos-Kamera filmt Molekülschwingungen in Zeitlupe

Neues Rastertunnelmikroskop hält extrem schnelle Bewegungen auf atomarer Ebene fest
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Optische Strontium-Gitteruhr in Tokio

Wie Atomuhren vor Vulkanausbrüchen warnen können

Genauer Taktschlag von optischen Strontium-Gitteruhren ermöglicht sehr genaue Höhenmessungen
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Quantensimulator: Dutzende bis hunderte Berylliumionen können in einer Ebene angeordnet und miteinander verschränkt werden. Der Zustand lässt sich über die Analyse von ausgesendetem Fluoreszenzlicht bestimmen.

Quantensimulator mit mehr als 200 Qubits

Hunderte Berylliumionen lassen sich mit magnetischen Feldern einfangen und quantenmechanisch miteinander koppeln – Vorstufe für Quantencomputer
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Spin-Eis: Areal von winzigen Nanomagneten, die in einer zweidimensionalen Schicht angeordnet sind (Grafik)

Exotisches Spin-Eis für neuartige Datenspeicher

Magnetische Eigenschaften hauchdünner Nanoinseln mit eisähnlicher Struktur lassen sich bei Raumtemperatur kontrollieren – Anwendung für Quantencomputer denkbar
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Atomkernuhr: Schematischer Aufbau zur Bestimmung des angeregten Kernzustands in Thoriumkernen

Die Atomkernuhr

Deutsche Physiker finden nuklearen Anregungszustand im Element Thorium für eine zehnfach genauere Zeitmessung
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Neuartige Leuchtdiode vereint Perowskit-Kristalle (PS) und Quantenpunkte (QD) in einem vielschichtigen Aufbau.

Nach Forschungsboom bei Solarzellen: Leuchtdioden aus Perowskit-Kristallen

Kombiniert mit winzigen Quantenpunkten lässt sich in ersten Prototypen die Farbe des ausgestrahlten Lichts gezielt beeinflussen
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Modell eines Quantenknotens aus in sich geschlossenen und ineinander verschachtelten Ringstrukturen (künstlerische Illustration)

Verknotete Quantenmaterie

Exotisches Experiment mit einer tiefgekühlten Wolke aus Rubidiumatomen kann zu neuen Impulsen für die Entwicklung von Quantencomputern führen
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Aufbau eines Terahertz-Lasers: Dank Dichteschwankungen von Elektronen in einer Graphenschicht lassen sich die Wellenlängen von Terahertzpulsen kontrolliert steuern. (Grafik)

Mehr Kontrolle über Terahertz-Laser

Mit dünnen Kohlenstoffschichten kann die Wellenlänge von Terahertzpulsen gesteuert werden – Anwendung für Analytik und optoelektronische Schaltkreise
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In diesem zehn Meter hohen Aufbau mit Vakuumkammer in der Mitte und Detektoren darüber sperrten Physiker ein Bose-Einstein-Kondensat ein, um räumlich weit voneinander getrennte Wellenpakete zu erzeugen.

Quantensuperposition: Direkter Nachweis von Gravitationswellen möglich?

Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidiumatomen bildet Grundlage korrelierter Materiewellen in einem bisher unerreicht großem Abstand
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Schematischer Aufbau der quantenkryptografischen Übertragung über miteinander verschränkte Photonen zwischen Sender (Alice) und Empfänger (Bob).

Quantenkryptografie lässt sich doch hacken

Mit einer zusätzlichen Lichtquelle lässt sich – theoretisch wie praktisch – der sicher geglaubte Test für eine nicht abgehörte Datenübertragung unterlaufen
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Quantenpunkte aus einem Kohlenstoff-Nanorährchen (SWNT) mit Kontakten

Quanteninformation - Elektronenspin mit Mikrowellen-Photonen gekoppelt

Neue Methode könnte ein störungsfreies Auslesen von Qubits in Quantencomputern ermöglichen
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Quanten-Spin-Hall-Effekt: Das Schema zeigt die Ausbreitung von Oberflächenwellen (blaue & grüne Pfeile) in Abhängigkeit vom Spin (Kreispfeile) der einfallenden Lichtteilchen

Der Spin kontrolliert Ausbreitung von Lichtwellen entlang Grenzflächen

Quanten-Spin-Hall-Effekt erstmals auch bei Photonen nachgewiesen – Anwendung für optische Schaltkreise vorstellbar
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Optische Datenübertragung: Eine Abstimmung der Signale mit einem Frequenzkamm reduziert den störenden Einfluss nichtlinearer Effekt auf die Signalqualität.

Am Limit: Wie Glasfaser mehr Daten leiten können

Kohärente Abstimmung der datentragenden Lichtpulse erhöhen die Signalqualität auch ohne Verstärker
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Paarbildung von Elektronen: Komplexe Diagramme zeigen die elektrische Leitfähigkeit in tiefgekühlten Supraleitern. Die rautenförmigen Strukturen weisen auf eine Paarbildung der Elektronen hin.

Elektronen-Paarung auch ohne Supraleitung

Quantenstruktur aus Strontiumtitanat zeigt ungewöhnliches Verhalten der negativen Ladungsträger
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