​​​​​Atomuhr: Zeitmessung mit verschränkten Atomen
#Technik #Atomuhr #Atomwolke #Quantenfluktuation #Quantenphysik #Verschränkung #YtterbiumAtome #Zeitmessung

Atome im Gleichtakt: Forscher haben eine optische Atomuhr entwickelt, die die Zeitmessung noch präziser machen kann․ Denn statt einer Wolke ungeordneter Atome nutzt sie Ytterbium-Atome, die quantenphysikalisch miteinander verschränkt sind․ Dadurch wird das Störrauschen bei der Frequenzmessung reduziert und die resultierende Atomuhr würde in 13,8 Milliarden Jahren nur rund 100 Millisekunden falschgehen․ Seit 53 Jahren․․․

​​​​​Qubits rechnen mit Abstand
#Technik #QuantenNetzwerk #Quantenbit #Quantenbits #Quantencomputer #Quantenphysik #Quantenrechner #Qubit

Modulares Quantenrechnen: Wissenschaftler haben den Prototyp eines auf neue Weise verteilt rechnenden Quantencomputers entwickelt․ Bei diesem arbeiten getrennte Qubits über eine 60 Meter lange Glasfaserleitung zusammen und bilden ein logisches Gatter․ Diese Verknüpfung eröffnet die Möglichkeit, Quantencomputer modular zu skalieren, ohne dass die sensiblen Qubits durch Störeffekte ihre Quantenzustände verlieren, wie das Team im Fachmagazin․․․

​​​​​Tempolimit im Quantenreich
#Technik #AtomTransport #Atome #Laserfalle #Materiewelle #Quantenoperation #Quantenphysik #Quantenzustand #Tempolimit

Limit für Atome: Physiker haben erstmals das Maximal-Tempo für den Transfer von atomaren Quantenzuständen bestimmt․ Ihr Experiment bestätigt, dass das Tempolimit für solche Quanten-Operationen niedriger liegt als für einfache Zustandswechsel․ Gleichzeitig enthüllt es, dass die Atome durch „Ruckeln“ schneller heil ans Ziel kommen․ Diese Erkenntnis ist unter anderem für Quantencomputer hilfreich, wie die Forscher erklären․

​​​​​Interview: Quanten am Limit
#Technik #Atome #Interview #QuantenTransport #Quantenphysik #Quantenprozesse #Tempolimit

In einen Experiment mit Cäsium-Atomen hat ein Forscherteam um Manolo Lam von der Universität Bonn erstmals das Tempolimit beim Quanten-Transport bestimmt․ Was dies bedeutet und warum die Kenntnis dieser Grenze für komplexe Quantenprozesse so wichtig ist, erklärt Tommaso Calarco․ Quantenphysikern am Forschungszentrum Jülich und Professor für Theoretische Physik an der Universität zu Köln․ Herr Professor․․․

​​​​​Verschränkung wird makroskopisch messbar
#Technik #makroskopisch #Membran #Mikrotrommel #Physik #Quantenmechanik #Quantenphysik #Resonator #verschränkt #Verschränkung

Quanteneffekt im Mikrometerbereich: Erstmals ist es Forschern gelungen, makroskopische Objekte quantenphysikalisch zu verschränken und dies auch direkt zu messen․ Dafür verknüpften sie die Schwingungsmuster von zwei 20 Mikrometer kleinen Aluminium-Trommeln und nutzten eine Art Mikrowellen-Radar, um die Korrelation der Anregungsmuster zu messen․ Die Möglichkeit, Objekte dieser Größe messbar zu verschränken, erlaube neue Forschungsansätze und Anwendungen,․․․

​​​​​Quanten-Mikroskop sieht schärfer
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Forscher haben das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung genutzt, um kleinste Strukturen besser sichtbar zu machen․ Die gekoppelten Photonen verringern Fluktuationen im Laserstrahl der Raman-Spektroskopie und unterdrücken so das optische Rauschen․ Dadurch erhöht sich die Kontrastschärfe des neuen Quanten-Mikroskops um 35 Prozent, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten․ Das eröffnet neue Möglichkeiten, die Struktur lebender․․․

​​​​​Physiker entwickeln einen Quantenkühlschrank
#Technik #Atomwolke #BoseEinsteinKondensat #Kühlschrank #Kühlung #Physik #Quantenkühlung #Quantenphysik #Thermodynamik #Wärmemaschine

Kältemaschine im Quantenmaßstab: Physiker haben ein Konzept entwickelt, durch das Atomwolken und andere Quantensysteme weiter heruntergekühlt werden könnten․ Möglich wird dies durch die Kombination eines ultrakalten Bose-Einstein-Kondensats mit Prinzipien der klassischen Thermodynamik, wie sie beispielsweise in einem Kühlschrank greifen․ Noch gibt es für den Quantenkühlschrank zwar nur die Bauanleitung, deren Umsetzung könnte aber bahnbrechende Anwendungen․․․

​​​​​Quanten-Übertragung wird robuster und schneller
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Acht statt zwei: Forscher haben einen Weg gefunden, Quantenübertragungen robuster und leistungsfähiger zu machen․ Dafür verschränken sie die informationstragenden Photonen über acht räumliche Zustände, statt nur zwei Polarisationsrichtungen zur Kodierung zu nutzen․ Der Vorteil: Die Photonen mit den höherdimensional verschränkten Quantenzuständen können mehr Informationen transportieren und sind unempfindlicher gegenüber Störeffekten, wie die Physiker berichten․ Die․․․

​​​​​Zeitumkehr im Quantenreich
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Verwischte Zeit: Was in der klassischen Physik unmöglich ist, wird in der Welt der Quanten Wirklichkeit – die Umkehrung der Zeit․ Durch das Phänomen der Überlagerung kann die Zeit in solchen Systemen sogar gleichzeitig vorwärts und rückwärts fließen․ Wie sich dies messen lässt und welche physikalischen Konsequenzen dies hat, haben nun Physiker ermittelt․ Dabei stellten․․․

​​​​​Ein Quantengas aus Licht
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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․․․

​​​​​Schrödingers Katze ausgetrickst
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Reversibles „Belauschen“: Nach gängiger Lehrmeinung kollabiert der quantenphysikalische Zustand der Überlagerung, sobald eine Messung erfolgt – dies verdeutlicht das berühmte Gedankenexperiment von Schrödingers Katze․ Doch was passiert, wenn man die Box dieser Katze nur ein klein wenig öffnet und beispielsweise nur ihren Schwanz sieht? Die Folgen einer solchen unvollständigen Messung haben Physiker nun in einem․․․

​​​​​Doppelspalt-Experiment mit nur einem Teilchen
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Das berühmte Doppelspalt-Experiment benötigt normalerweise mehrere Teilchen, um den Welle-Teilchen-Dualismus und die Quanten-Überlagerung zu belegen․ Doch jetzt haben Physiker eine Methode entwickelt, bei der schon ein einziges Neutron reicht․ Mithilfe eines Quantenteilers und einer Manipulation des Spins konnten sie nachweisen, dass das Neutron dank der Quantenüberlagerung tatsächlich beiden Pfaden gleichzeitig folgte – und zu welchen․․․

​​​​​Zeit-Quasikristall stabilisiert Quantenbits
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Geordnete Unordnung: Physiker haben Quantenbits in einen neuartigen, überraschend stabilen Materiezustand versetzt – durch eine Art zeitlichem 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․․․

​​​​​Physik-Nobelpreis für Erforscher der Quantenverschränkung
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Den Nobelpreis für Physik 2022 erhalten drei Physiker, die entscheidende Beiträge zur experimentellen Erforschung der Quantenverschränkung und ihrer praktischen Nutzung geleistet haben․ Der US-Physiker John Clauser und sein französischer Kollege Alain Aspect entwickelten einen Test, um die Verschränkung von Photonen eindeutig nachzuweisen․ Anton Zeilinger von der Universität Wien schaffte es als erster, Quanten zu teleportieren․․․

​​​​​Keine Spur von Quantengravitation
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Fahndung im All: Wie lassen sich Einsteins Gravitation und die Quantenphysik unter einen Hut bringen? Zumindest einige Erklärungsmodelle für eine solche Quantengravitation haben Physiker nun ausgeschlossen․ Als Prüfstein diente ihnen dabei die Oszillation von energiereichen kosmischen Neutrinos – Teilchen, die Milliarden Lichtjahre weit durchs All rasen․ Messdaten des Neutrino-Detektors IceCube konnten keine quantenphysikalischen Störeffekte der․․․

​​​​​Ein Wurmloch im Quantencomputer
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Raumzeit-Tunnel im Test: Physiker haben erstmals die quantenphysikalische Version eines Wurmlochs in einem Quantencomputer erzeugt – und Quantenbits durch eine solche Singularität getunnelt․ Dies ermöglicht es, fundamentale Zusammenhänge von gravitativen Wurmlöchern mit der Quantenphysik zu überprüfen – darunter auch die Theorie, nach der eine solche Einstein-Rosen-Brücke einer quantenphysikalischen Verschränkung entspricht․ Dies könnte helfen, fundamentale Fragen․․․

​​​​​Wasserstoff beim Quantentunneln erwischt
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Durch die Energiebarriere: Durch das Quantentunneln können chemische Reaktionen auch unterhalb der eigentlich nötigen Energieschwelle stattfinden․ Eine solche quantenphysikalische Tunnelreaktion haben Forschende nun erstmals experimentell beobachtet und im Quantenmodell nachvollzogen․ Ein negativ geladenes Deuterium-Ion reagierte dabei durch Tunneln mit molekularem Wasserstoff․ Es handelt sich dabei um die langsamste Reaktion mit geladenen Teilchen, die je beobachtet․․․

​​​​​Schrödingers Katze im Mega-Maßstab
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Physiker haben Schrödingers Katze gepimpt: Erstmals erzeugten sie eine quantenphysikalische Überlagerung bei einem bei einem fast makroskopischen Objekt – einem 16 Mikrogramm schweren Schwingkristall aus 100 Billiarden Atomen․ Dies gelang, indem ein supraleitendes Quantenbit seinen Überlagerungszustand auf diesen mechanischen Resonator übertrug, wie das Team in „Science“ berichtet․ Solche Systeme könnten klären helfen, warum die Überlagerung․․․

​​​​​Künstliche Intelligenz als Quanten-Experimentator
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Turbo für die Quantenforschung: Physiker haben ein KI-System entwickelt, das die Durchführung quantenphysikalischer Experimente erheblich erleichtern könnte․ Denn das lernfähige neuronale Netz erspart den Physikern die zeitraubende Feinjustierung und dutzendfache Wiederholung der Experimente, indem es sie in Sekundenbruchteilen virtuell durchspielt․ Ersten Tests zufolge kann die künstliche Intelligenz die Einstellungen und Ergebnisse solcher Experimente korrekt vorhersagen․

​​​​​Genauester Blick in schwingende Wasserstoffmoleküle
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Blick auf fundamentale Wechselwirkungen: Physiker haben die Schwingungen in ionisierten Wasserstoffmolekülen so genau wie nie zuvor gemessen․ – und so grundlegende physikalische Modelle und Naturkonstanten zu überprüfen․ Das Ergebnis: Die mittels Laserspektroskopie ermittelten Werte stimmen mit den Theorien zum Quantenverhalten von geladenen Baryonen überein․ Ob es demnach eine Physik jenseits der etablierten Quantenmechanik gibt, bleibt․․․