aktualitäten 2022

Das vom CSEM koordinierte europäische Quanten-Grossprojekt macQsimal, das in der Initiative ' FET Flagship on Quantum Technologies ' enthalten ist, nähert sich seinem Ende und zeigt vielversprechende Ergebnisse.

Kommunikationsnetzwerke benötigen Knotenpunkte, an denen Informationen aufbereitet oder umgeleitet werden. Physiker der Universität Basel haben nun einen Knotenpunkt für Quanten-Kommunikationsnetzwerke entwickelt, der einzelne Photonen in einer Dampfzelle speichern und später weiterleiten kann. In Quanten-Kommunikationsnetzwerken werden Informationen von einzelnen Lichtteilchen (Photonen) Übertragen.

Ist Mathematik im Herzen eine ästhetische Disziplin - oder was heisst es, wenn jemand einen Beweis «schön» findet? Und was sagt mathematische Schönheit über physikalische Zusammenhänge aus? Bis heute kennt die Mathematik schöne Sachverhalte, die auch im Alltag bekannt sind - zum Beispiel den Goldenen Schnitt, der seit der Antike den Ruf hat, die ideale Proportion abzubilden.

Wissenschaftler der EPFL haben einen kompakten Wellenleiterverstärker hergestellt, indem sie erfolgreich Seltenerdionen in integrierte photonische Schaltkreise integriert haben.

Identische Lichtteilchen (Photonen) sind wichtig für viele Technologien, die auf der Quantenphysik beruhen. Ein Team von Forschenden aus Basel und Bochum hat nun identische Photonen mit unterschiedlichen Quantenpunkten erzeugt - ein wichtiger Schritt für Anwendungen wie abhörsichere Kommunikation und Quanteninternet.

Einem internationalen Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Genf ist es gelungen, ein Modell zu entwickeln, mit dem ein Teil des Sonnenproblems gelöst werden kann. Die Sonne ist aus den Fugen geraten! In den frühen 2000er Jahren wurden die Häufigkeiten der chemischen Elemente auf der Sonnenoberfläche nach unten korrigiert, was es den Astrophysikern unmöglich machte, die vom Standardmodell vorhergesagten Werte mit den neuen Daten in Einklang zu bringen.

Forschenden der ETH Zürich ist es erstmals gelungen, Exzitonen - also Quasiteilchen aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Fehlstellen - in einem Halbleitermaterial mit steuerbaren elektrischen Feldern einzufangen. Die neue Technik ist sowohl für die Herstellung von Einzelphotonen-Quellen als auch für die Grundlagenforschung wichtig.

Im Rahmen einer groß angelegten europäischen Zusammenarbeit haben Physikerinnen und Physiker der EPFL eines der Grundgesetze revidiert, die seit über drei Jahrzehnten die Plasma- und Fusionsforschung antreiben und sogar die Konzeption von Großprojekten wie ITER bestimmen. Die Revision zeigt, dass man in Fusionsreaktoren sicher eine größere Menge Wasserstoff verwenden und damit mehr Energie gewinnen kann, als bisher angenommen wurde.

Wer in einem Altbau mit Holzböden lebt, kennt das Problem: Auch, wenn die Nachbarn von oben mit graziler Eleganz über den Boden gleiten, klingt es in der eigenen Wohnung als hause man unter einer Kegelbahn. Selbst für modernste Holzgebäude ist Trittschall eine Herausforderung. Wissenschaftler der Empa tüfteln an einer Lösung.

Nanodrähte aus einem topologischen Isolator könnten dazu beitragen, hochstabile Informationseinheiten für künftige Quantencomputer zu entwickeln. In neuen Forschungsresultaten zu solchen Bauelementen erkennen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen wichtigen Schritt, um das Potenzial dieser Technologie ausschöpfen zu können.

Um Fortschritte in der Quantentechnologie zu erzielen, müssen wir nicht-traditionelle Lichtquellen entwickeln, die jeweils nur ein einziges Photon aussenden können und dies auf Abruf tun.

Gemeinsam mit Forschern aus Ulm und Neuchâtel wird die Empa bald Materialproben auf der ISS untersuchen. Es geht um superharte und korrosionsfeste Legierungen aus Palladium, Nickel, Kupfer und Phosphor - auch «metallische Gläser» genannt. Mit an Bord ist auch eine Hightech-Firma aus La Chaux-de-Fonds, die Materialien für die Uhrenindustrie herstellt.

Forschende am PSI haben zum ersten Mal beobachtet, wie sich winzige Magnete in einer speziellen Anordnung nur aufgrund von Temperaturänderungen ausrichten. Der Einblick in die Vorgänge innerhalb von sogenanntem künstlichem Spin-Eis könnte eine wichtige Rolle spielen bei der Entwicklung neuartiger Hochleistungsrechner.

Quantenbits (Qubits) sind die kleinsten Informationseinheiten eines Quantencomputers. Zu den aktuell grössten Herausforderungen bei der Entwicklung eines solch leistungsfähigen Computers zählt die Skalierbarkeit. Einen Durchbruch in diese Richtung hat eine Forschungsgruppe der Universität Basel zusammen mit Kollegen des IBM Forschungslabors in Rüschlikon zu verzeichnen.

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.

Die Strahlentherapie ist einer der Eckpfeiler der Krebsbehandlung. Einige Tumorarten sprechen jedoch wenig bis kaum auf eine Bestrahlung an. Gelänge es, Tumorzellen empfindlicher zu machen, wäre die Behandlung wirksamer und sanfter. Forschenden der Empa und der ETH Zürich ist es nun gelungen, Metalloxid-Nanopartikel als «Radiosensitizer» einzusetzen - und diese auch gleich im industriellen Massstab herzustellen.

Forschende der Universität Basel können zwei Quantensysteme über eine Distanz von einem Meter zu einem Regelkreis verbinden. In diesem Regelkreis wird das eine Quantensystem - eine vibrierende Membran - durch das andere Quantensystem - eine Wolke von Atomen - gekühlt. Die beiden Systeme sind über Laserlicht miteinander gekoppelt.

Zwölf Jahre Vorarbeit tragen nun Früchte - Forschende der Empa haben besondere Materialien aus Kohlenstoff mit ganz erstaunlichen, bislang unerreichten elektronischen und magnetischen Eigenschaften entwickelt, aus denen etwa Quantencomputer gebaut werden könnten. Ein Förderbeitrag der Werner Siemens-Stiftung in Millionenhöhe für die nächsten zehn Jahre ermöglicht bei diesem visionären Projekt nun einen ungewöhnlich langen Forschungshorizont, der die Aussichten auf Erfolg erheblich erhöht.

Forschende haben am PSI die Elektronenverteilung unter der Oxidschicht zweier Halbleiter verglichen. Die Untersuchung ist Teil der Entwicklung besonders stabiler Quantenbits - und damit wiederum besonders effizienter Quantencomputer. Ihre jüngste Forschung, die auch von Microsoft unterstützt wird, veröffentlichen sie nun im Fachblatt Advanced Quantum Technologies .