Quantenphysik

[Anne]

Bonn (Deutschland) – Berechnungen von Bonner Teilchenphysikern legen nahe, dass das Standardmodell der Teilchenphysik vermutlich an zentralen Punkten geändert werden muss.

Grenzwissenschaften aktuell

[kleine-Hexe]

Mathematische Spielerei oder Realität? Reelle Zahlen sind unzureichend, um alle noch so bizarren Vorgänge der Quantenmechanik zu beschreiben. Es braucht auch imaginäre.
von Manon Bischoff

Spektrum

[Michael]

Ultraschnell und präzise zugleich: Forschern ist es erstmals gelungen, die Bewegung von Elektronen im Molekül gleichzeitig zeitlich und räumlich hochaufgelöst abzubilden – bisher war nur jeweils eines von beiden möglich. Die Aufnahmen zeigen, wie angeregte Elektronen innerhalb von Femtosekunden-Bruchteilen zwischen Orbitalen wechseln. Möglich wurde dies durch ein atomares Quantenmikroskop, das die Auflösung eines Rastertunnelmikroskops mit ultraschnellen Laserpulsen kombiniert.

scinexx

[Schermi]

Meine Freundin „Emily“ erzählt mir oft ihre Träume, und ich erzähle ihr seltener meine, die normalerweise zu düster und unzusammenhängend sind, um sie zu teilen. Wir versuchen, unseren Träumen einen Sinn zu geben, einen Sinn in ihnen zu finden. Was verraten sie über unsere Ängste und Wünsche?

scientificamerican

[Schermi]

Vor 100 Jahren: Das Stern-Gerlach-Experiment
1922 wiesen zwei deutsche Physiker erstmals die Richtungsquantelung von Spins nach
Vor genau 100 Jahren – in der Nacht vom 7. auf den 8. Februar 1922 – gelang zwei deutschen Physikern ein bahnbrechender Nachweis. Erstmals konnten Otto Stern und Walther Gerlach belegen, dass die Drehimpulse von Atomen keine beliebigen Richtungen einnehmen, sondern nur diskrete, klar abgrenzbare Ausrichtungen haben können. Diese der klassischen Physik widersprechende Richtungsquantelung ist eine fundamentale Eigenheit von Quantensystemen und bildet bis heute die Basis der modernen Quantenphysik.

scinexx

[Schermi]

Physiker haben Licht in einen Zustand gezwungen, der sonst nur von Materieteilchen bekannt ist. Sie komprimierten in einer Box gefangene Photonen, bis sich diese wie Atome verhielten – sie bildeten ein Quantengas, dessen Druckwiderstand mit der Photonendichte zunahm. Bei noch höherem Druck ging das Photonengas jedoch in einen Zustand der Quanten-Entartung über, der den Widerstand abrupt verschwinden ließ. Dies bestätigt zentrale Theorien der Quantenphysik, wie die Forscher in „Science“ berichten.

scinexx

[kleine-Hexe]

Atomverschränkung über 33 Kilometer Glasfaser
Rekord bei der Quantenkommunikation über normale Telekommunikationsleitungen
Neuer Rekord: Physikern ist es erstmals gelungen, Atome über 33 Kilometer Glasfaser zu verschränken. Das Besondere daran: Die Verschränkung wurde auf Photonen übertragen, die erst in Telekommunikationsfrequenzen konvertiert und dann durch eine normale Glasfaserleitung verschickt wurden. Für eine solche Quantenkommunikation ist dies ein neuer Entfernungsrekord – und ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quanten-Internet, wie die Forschenden im Fachmagazin „Nature“ berichten.

scinexx

[Manu]

Zwei Qubits aus aufgeblähten Rydberg-Atomen interagieren im Rekordtempo
Blitzschnelle Quanten-Interaktion: Physiker haben das bisher schnellste logische Gatter aus zwei Quantenbits konstruiert. Das neuartige Quantengatter benötigt fürs Schalten nur 6,5 Nanosekunden – das ist 100-fach schneller als bisherige Qubit-Gatter dieser Art. Möglich wurde dies durch die Verschränkung von zwei ultrakalten Rubidium-Atomen, die durch Anregung zu sogenannten Rydberg-Atomen aufgebläht wurden, wie das Team in „Nature Photonics“ berichtet. Die Technik könnte neue Möglichkeiten des Quantenrechnens eröffnen.

scinexx

[Manu]

Quasiperiodische Laserpulse bringen Qubits in einen neuartigen Quantenzustand
Geordnete Unordnung: Physiker haben Quantenbits in einen neuartigen, überraschend stabilen Materiezustand versetzt – durch eine Art zeitlichen Quasikristall. Dafür setzten sie die Qubits aus Ytterbium-Ionen quasiperiodischen Laserpulsen aus, deren Abstände der mathematischen Fibonacci-Reihe entsprechen. Diese bringt die Qubits in einen nie zuvor beobachteten Zustand zeitlicher Quasisymmetrie, der sie ungewöhnlich robust gegen Störungen macht, wie die Forschenden in „Nature“ berichten.

scinexx

[Michael]

Wurzeln aus negativen Zahlen sind hilfreiche Tricks, um bei einigen Berechnungen auf Lösungen zu kommen. Aber haben sie überhaupt einen direkten Bezug zu unserer Wirklichkeit? Aktuelle Experimente deuten darauf hin, dass sie ein unverzichtbarer Bestandteil der Quantentheorie sind – und damit einer physikalischen Beschreibung unserer Welt.
Antonio Acín, Marc-Olivier Renou, Miguel Navascués

Spektrum