Quantentechnologien

Die Grundlagen der Quantenphysik wurden in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelt. Zu diesen frühen Entdeckungen zählen u.a. die Quantelung des Lichts, die Unschärferelation und der Welle-Teilchen Dualismus. Weitere Erkentnisse aus der Quantenmechanik sind der Tunneleffekt von Elektronen und der Riesenmagnetowiderstand (GMR). Ohne den Tunneleffekt lassen sich elektronische Bauteile wie Transistoren und Dioden im Bereich der Halbleitertechnik nicht realisieren. Der GMR-Effekt wird zur Speicherung von Daten auf HDD-Festplatten genutzt. In der Medizintechnik (MRT) wird der Spin-Effekt von Atomkernen angewandt um Bilder vom Inneren eines Körpers zu erzeugen.

Diese Technologien beruhen auf den quantenmechanischen Effekten von einer Vielzahl von Quantenteilchen wie den Elektronen oder der Kohärenz der Photonen im Laser. Dies wird auch als erste Quantenrevolution bezeichnet.

Die gezielte Manipulation, Messung und Kontrolle einzelner Quantenteilchen hingegen ist Gegenstand der sog. zweiten Quantenrevolution. Diese basiert auf scheinbar rätselhaften quantenmechanischen Phänomenen wie der Quantenverschränkung und der Quantenteleportation. Eines der bedeutendsten Themengebiete dieser Revolution, welches Thema aktueller Forschung und Entwicklung ist, ist der Quantencomputer. Seine Rechenleistung wird die von derzeit verwendeten Supercomputern bei weitem übersteigen, wodurch u.a. genauere Wettervorhersagen möglich sein werden und das Entschlüsseln großer Molekülstrukturen erleichtert werden. Das No-Cloning Theorem ist ein weiteres Quantenphänomen, das u.a. zur Realisierung einer abhörsicheren verschlüsselten Verbindung im Internet verwendet wird.

Kategorie: WiN-Labor

Der Verein des Deutschen Forschungsnetzes veröffentlicht zweimal im Jahr die DFN-Mitteilungen zu interessanten Themen rund um Forschungsinfrastruktur, Sicherheit und Informationen zum neuesten Stand der Technik.
Diesmal ist wieder ein Beitrag des WiN-Labors dabei, in welchem wir Quantensimulatoren ...

Kategorie: WiN-Labor

Am Rechenzentrum der FAU startete im Januar ein neues Forschungsvorhaben: Die Forschungsgruppe Netz des RRZE beteiligt sich am Projekt QuNET+ML: Optimierung von Quantenkommunikationsnetzen mittels maschinellen Lernens (Link). Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Studie gehö...

Kategorie: WiN-Labor

Der DFN-Verein feiert seine Jubiläumsausgabe 100 der DFN-Mitteilungen mit zahlreichen interessanten Artikel zu Forschung, Sicherheit und Recht.

Darunter auch wieder ein Artikel von Dr. Peter Kaufmann und Dr. Susanne Naegele-Jackson zum Themenschwerpunkt Quantenkommunikation.

In "Quantennetze –...

Stand: 07.06.21