Titelbild: © Gerd Altmann / Pixabay

Quantenphysik

Breaking News

Bohr und Heisenberg: Die Quantenphysik ist eine im 20. Jahrhundert entstandene Sammlung physikalischer Theorien, die das Verhalten von Atomen und Teilchen beschreiben und es ermöglichen, bestimmte Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung aufzuklären. Die Quantenphysik ist ein Zweig der Physik, der Phänomene in der Welt der atomaren Dimensionen zusammenfasst und erklärt. Sie basiert auf der Erkenntnis, dass die in einem physikalischen System enthaltene Energie quantisiert ist, dh. dass es nicht alle Werte in einer kontinuierlichen Folge innerhalb eines Bereichs annehmen kann, sondern auf einzelne separate (diskrete) Werte beschränkt ist.

Quantenmechanik, Quantenelektrodynamik, Quantenstatistik, Quantenoptik (Laser) und Quantenchromodynamik sind eigenständige Bereiche der Quantenphysik

Die Quantenphysik erklärt Phänomene wie Mikroprozesse in Gasen, Kristallen, Halbleitern, Supraleitern, Suprafluiden. Alltägliche Dinge wie die chemischen oder physikalischen Eigenschaften verschiedener Materialien (Farbe, Ferromagnetismus, elektrische Leitfähigkeit etc.) lassen sich nur mit Hilfe der Quantenphysik vollständig erklären bzw. verstehen. Die Quantenphysik ist neben der Relativitätstheorie der zweite Eckpfeiler der modernen Physik und das wichtigste Gebiet der im 20. Jahrhundert entwickelten Theoretischen Physik.

In vielerlei Hinsicht arbeitet die heutige Technologie in einem Maßstab, in dem Quanteneffekte signifikant sind. Wichtige Anwendungen der Quantentheorie umfassen Quantenchemie, Quantenoptik, Quantencomputer, supraleitende Magnete, Leuchtdioden, optische Verstärker und Laser, Transistoren und Halbleiter wie Mikroprozessoren, medizinische Bildgebung wie Magnetresonanztomographie und Elektronenmikroskopie. Die Erklärung vieler biologischer und physikalischer Phänomene liegt in der Natur chemischer Bindungen, insbesondere im Makromolekül DNA.

Die letzten Meldungen mit dem Thema „Quantenphysik“

21.03.2024
| Quantenphysik |
Quantentanz im Trommeltakt
Physiker*innen der Universität Regensburg choreographieren die Verschiebung eines elektronischen Energieniveaus mit atomaren Schwingungen schneller als eine billionstel Sekunde.
20.03.2024
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Mit Atomwolken Dunkle Materie detektieren
Die Natur eines Großteils der Materie im Universum ist Physikern weiterhin ein Rätsel. Bisherige Versuche, sie zu detektieren, scheiterten. Nun zeigen Darmstädter Physiker, wie es mit so genannten Quantensensoren doch noch gelingen könnte.
02.03.2024
| Festkörperphysik | Quantenphysik |
Quantenfilm auf Kunststoff
Ein Forschungsteam des HZDR und der Universität Salerno in Italien hat entdeckt, dass dünne Filme aus Bismut den sogenannten nichtlinearen Hall-Effekt aufweisen. Dieser Effekt könnte in Technologien zur kontrollierten Nutzung von Terahertz-Hochfrequenzsignalen auf elektronischen Chips bedeutsam sein.
16.02.2024
| Quantenphysik |
Neues von der Quantentechnologie: Positionen einzelner Atome in 3D sichtbar gemacht
Ein Forschungsteam des Instituts für Physik der Universität Rostock und der Technischen Universität München hat einen bedeutenden Fortschritt in der Quantentechnologie erzielt.
22.01.2024
| Akustik | Wellenlehre | Quantenphysik |
Auf dem Weg zum Quantum des Schalls
Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts ist es gelungen, wandernde Schallwellen in Wellenleitern wesentlich stärker abzukühlen, als dies bisher mit Laserlicht möglich war.
17.01.2024
| Quantenphysik |
Massenproduzierbarer Mini-Quantenspeicher
Netzwerke wie das Internet oder das Mobilfunknetz sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Ähnliche Netzwerke sollen in Zukunft auch für Quantentechnologien entstehen und es ermöglichen, Nachrichten mit Hilfe der Quantenkryptographie abhörsicher zu übertragen oder Quantencomputer miteinander zu verbinden.
16.01.2024
| Atomphysik | Elektrodynamik | Quantenphysik |
Atome, die miteinander Pingpong spielen
Atome können Licht aufnehmen und wieder aussenden – das ist ein ganz alltägliches Phänomen. Meistens aber gibt ein Atom ein Lichtteilchen in alle möglichen Richtungen ab, dieses Photon dann wieder einzufangen ist gar nicht so einfach.
10.01.2024
| Quantenphysik |
Dunkelheit macht Makro-Quanteneffekte sichtbar
Schnell sein, Licht vermeiden und über eine kurvenreiche Rampe rollen: Das ist das Rezept für ein bahnbrechendes Experiment, das Innsbrucker Physiker in einem kürzlich veröffentlichten Artikel vorschlagen.
11.12.2023
| Quantenphysik |
Absolut abhörsichere Kommunikation durch Quantentechnologie
Eine absolut abhörsichere Kommunikation sowie der abhörsichere Transfer anderer Daten wird durch eine neue Technologie möglich, die auf Quantenmechanik basiert. Die Methode kann einfach in bestehende Herstellungsprozesse von Mikrochips und Prozessoren integriert werden und ist kostengünstig herzustellen.
09.12.2023
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Neuartiges Mikroskop arbeitet mit dem Quantenzustand einzelner Elektronen
Physiker*innen der Universität Regensburg haben einen Weg gefunden, den Quantenzustand einzelner Elektronen mit einem atomar auflösenden Mikroskop zu manipulieren.
07.12.2023
| Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenphysik |
Optisch geschaltete Magnetfelder: An-Aus in billionstel Sekunden
Angeregt durch korkenzieherförmige Strahlung: Physiker:innen der Universität Duisburg-Essen und ihre Kooperationspartner haben entdeckt, dass winzige Graphenscheiben unter Infrarot-Strahlung zu Elektromagneten werden können. Nature Communications berichtet.
07.12.2023
| Sterne | Quantenphysik | Astrophysik |
Mit Quantensimulation Rotationsanomalien von Neutronensternen entschlüsseln
Unter der Leitung von Francesca Ferlaino und Massimo Mannarelli untersuchen Quantenphysiker und Astrophysiker gemeinsam die plötzliche Änderung der Rotationsgeschwindigkeit von Neutronensternen. Es ist ihnen nun gelungen, dieses rätselhafte Phänomen mit ultrakalten dipolaren Atomen numerisch zu simulieren.
29.11.2023
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Quanten-Tool öffnet Tür zu neuen Phänomenen
Innsbrucker Wissenschaftler um Peter Zoller haben ein neues Werkzeug für die Bestimmung von Verschränkung in Vielteilchensystemen entwickelt und im Experiment demonstriert. Die Methode ermöglicht Untersuchungen von bisher unzugänglichen physikalischen Phänomenen und kann zu einem besseren Verständnis von Quantenmaterialien beitragen.
20.11.2023
| Raumfahrt | Quantenphysik |
Weg für Quantenchemie im Weltraum geebnet
Zum ersten Mal haben Forschende im Weltraum eine Mischung aus zwei Quantengasen hergestellt, die aus zwei Arten von Atomen bestehen. Grundlage sind Experimente im Cold Atom Lab der NASA an Bord der Internationalen Raumstation
13.11.2023
| Atomphysik | Teilchenphysik | Quantenphysik |
Forschungsteam beobachtet erstmals Quetschung eines dunklen Kernspinzustands
Quantenmechanische Zustände, die aus vielen Teilchen bestehen, sind wesentlich robuster gegenüber Störungen, die in diesem Zustand gespeicherte Information bedrohen, als entsprechende Einteilchen-Zustände.
13.11.2023
| Quantenphysik |
Das Quantenflimmern des Vakuums: Verbesserungen für ein Experiment
Absolut leer – so stellen sich die meisten von uns das Vakuum vor. In Wirklichkeit aber ist es von einem energetischen Flimmern erfüllt: den Quantenfluktuationen.
07.11.2023
| Atomphysik | Quantenphysik |
Neuer Quanteneffekt: Spinaron – ein Rugby im Bällebad
Experimentalphysiker haben erstmals den neuen „Spinaron“-Quanteneffekt nachgewiesen. Unter extremen Laborbedingungen und mit einer ausgefeilten Instrumenten-Kombination konnten sie den ungewöhnlichen Zustand, den ein Kobalt-Atom auf einer Kupfer-Fläche einnehmen kann, tatsächlich belegen.
05.11.2023
| Quantenphysik |
Tiefer Blick in die dipolare Quantenwelt
Zwei weltweit führende Forschungsgruppen haben ihre Expertise gebündelt und ein ultragenaues Quantengas-Mikroskop für die Beobachtung magnetischer Quantenmaterie entwickelt.
04.11.2023
| Atomphysik | Klassische Mechanik | Quantenphysik |
Warum es heiß wird, wenn man Dinge aneinander reibt
Forschende enträtseln das Geheimnis der dynamischen Reibung auf atomarer Ebene.
18.09.2023
| Optik | Quantenphysik |
Ein linearer Weg zu effizienten Quantentechnologien
Forschende haben gezeigt, dass eine Schlüsselkomponente für viele Verfahren der Quanteninformatik und der Quantenkommunikation mit einer Effizienz ausgeführt werden kann, die jenseits der üblicherweise angenommenen oberen theoretischen Grenze liegt. Diese Arbeit eröffnet neue Perspektiven für eine breite Palette photonischer Quantentechnologien.
warte