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Kurznachrichten Januar 2015

Wirbelfallen für stabilere Qubits

Forscher aus Jülich und Yale haben einen Weg gefunden, Quanten-Bits, kurz "Qubits", stabiler zu machen. Qubits speichern und verarbeiten Informationen in Quantencomputern, die beim Lösen bestimmter Aufgaben einmal eine deutlich höhere Rechengeschwindigkeit erzielen sollen als herkömmliche Digitalrechner.

Die in Yale untersuchten Qubits bestehen aus supraleitenden Schaltkreisen. Supraleitende Materialien werden bereits in vielen Geräten eingesetzt, etwa zum Bau ultrastarker Elektromagnete in Magnetresonanztomografen und Teilchenbeschleunigern. Für den Bau von Qubits sind sie interessant, weil sie nahezu verlustfrei arbeiten. Der Verlust von Energie macht Qubits instabil – sie verlieren die gespeicherte Information. Für den Energieverlust sind sogenannte Quasipartikel verantwortlich, kollektive Anregungen mehrerer Teilchen, die sich in einigen Eigenschaften ihrerseits wie Teilchen verhalten.

Die Forscher fanden nun heraus, dass sich die Quasipartikel in magnetischen Wirbelfeldern einfangen lassen. Magnetische Felder werden von Supraleitern normalerweise verdrängt, aber in Form von Wirbeln können sie in das Material eindringen. Die Magnetwirbel fangen die Quasiteilchen ein, ähnlich wie ein auf der Oberfläche von Wasser treibendes Blatt in einen Wasserstrudel gesaugt wird. Die Qubits werden dadurch stabiler. Dass dies funktionieren könnte, war bereits vermutet worden; die Forscher in Yale lieferten nun den experimentellen Beweis. Gemeinsam mit ihnen entwickelte Dr. Gianluigi Catelani vom Jülicher Peter Grünberg Institut ein detailliertes theoretisches Modell des untersuchten Qubits, das für die quantitative Analyse der gewonnen Daten benötigt wurde.

Originalveröffentlichung:
C. Wang et al.; Measurement and control of quasiparticle dynamics in a superconducting qubit. Nature communications (online veröffentlicht am 18.12.2014), DOI: 10.1038/ncomms6836
http://www.nature.com/ncomms/2014/141218/ncomms6836/full/ncomms6836.html

Forschung am Peter Grünberg Institut, Theoretische Nanoelektronik (PGI-2)

Online-Plattform zeigt aktuellen arktischen Ozonverlust

Das Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung hat auf der Wissensplattform "Erde und Umwelt" (ESKP) eine neue Website eingerichtet. Sie zeigt den arktischen Ozonverlust des aktuellen Winters im Vergleich mit früheren Wintern. Die Berechnungen können als Frühwarnsystem für erhöhte UV-Werte dienen. Der Winter 2014/2015 ist jedoch bisher in der Stratosphäre sehr warm, die Jülicher Forscher erwarten daher kaum Ozonverlust und keine Erhöhung der UV-Einstrahlung.

Die Seite liefert zum einen Daten zum Volumen der Atmosphäre unterhalb einer kritischen Schwelltemperatur (VPSC). Daraus kann der Ozonverlust abgeschätzt werden. Daneben finden sich Berechnungen des Ozonverlusts ab November, die mit dem Jülicher Atmosphärenmodell CLaMS (Chemisch-Langrangesches Modell der Stratosphäre) erstellt wurden. Zum Angebot gehören weiter ein Vergleich dieser beiden Größen mit früheren Wintern sowie eine Grafik, die den Anstieg der UV-Strahlung verdeutlicht, wenn die Ozonsäulen sinken. Sonnenbrand und Hautkrebs können die Folgen sein; mithilfe der Grafik kann das Risiko besser eingeschätzt werden. Damit dienen die Berechnungen als Frühwarnsystem für die Folgen des Ozonabbaus in der Arktis.

Auf der Plattform ESKP werden seit 2014 aktuelle Forschungsergebnisse und Hintergrundwissen zusammengestellt. Die Themen sind "Auswirkungen des Klimawandels", "Naturgefahren" und "Ausbreitung von Schadstoffen in der Umwelt". Für das Projekt haben sich eine Reihe von Helmholtz-Zentren zusammengeschlossen, darunter das Forschungszentrum Jülich. Koordinatoren sind das Deutsche GeoForschungsZentrum (GFZ) und das Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG).

Wissensplattform ESKP

Berechnungen zum arktischen Ozonverlust

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Stratosphäre (IEK-7)

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Troposphäre (IEK-8)

Höchster Wissenschaftspreis Taiwans geht nach Jülich

Prof. Rainer Waser, Direktor des Bereichs Elektronische Materialien des Peter Grünberg Instituts, erhält den Tsungming-Tu-Preis des National Science Councils von Taiwan. Der mit 75.000 US-Dollar dotierte Preis ist die höchste akademische Ehre, die Ausländern in Taiwan zuteilwerden kann. Er wird seit 2007 für herausragende Entdeckungen in allen Bereichen der Wissenschaften vergeben und dient dazu, weitere gemeinsame Forschungsprojekte anzubahnen. Der Jülicher Wissenschaftler nimmt der Auszeichnung am 17. April 2015 in Taipei entgegen.

Waser geht am Peter Grünberg Institut und an der RWTH Aachen elektronischen Phänomenen auf den Grund, die für neuartige Informationsspeicher, Logikbauelemente oder zur Energieumwandlung eingesetzt werden können, wie etwa ReRAM-Speicher. Der Physikochemiker und sein Team arbeiten eng mit Unternehmen wie Intel und Samsung Electronics zusammen und gelten als führend auf dem Forschungsgebiet der resistiven Schaltbauelemente. Für seine Forschungen erhielt Waser im vergangenen Jahr den Leibniz-Preis, den wichtigsten deutschen Wissenschaftspreis.

Peter Grünberg Institut, Bereich Elektronische Materialien (PGI-7)

Informationen zur Forschung zu resistiven Speichern

Pressemitteilung "Rainer Waser ist Leibniz-Preisträger 2014 der DFG"

Leiter des neuen Helmholtz-Instituts Münster ausgezeichnet

Prof. Martin Winter, seit 1. Januar Direktor des neuen Helmholtz-Instituts Münster (HI MS), erhielt den IBA Award für Technologie der "International Battery Association" (IBA). Das HI MS ist eine Außenstelle des Forschungszentrums Jülich, beteiligt sind außerdem die Universität Münster und die RWTH Aachen.

Mit der Auszeichnung würdigt die IBA insbesondere Winters Leistungen auf dem Gebiet der Entwicklung neuer Batterie-Materialien. Der Chemiker forscht am Batterieforschungszentrum MEET der Universität Münster im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung und Energiewandlung. Sein Fokus liegt auf der Entwicklung neuer Materialien, Komponenten und Zelldesigns für Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren.

Das HI MS wurde 2014 gegründet. Unter dem Namen "Ionics in Energy Storage" widmen sich Forscherinnen und Forscher speziell der Untersuchung von Elektrolyten. Diese zentrale Komponente einer Batterie macht als Ionenleiter den effektiven Stromfluss zwischen Minus- und Pluspol überhaupt erst möglich. Die Eigenschaften des Elektrolyten bestimmen daher maßgeblich wesentliche Merkmale wie die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Lebensdauer einer Batterie.

Informationen zu Prof. Martin Winter auf der Website der Universität Münster

Pressemitteilung zur Gründung des Helmholtz-Instituts Münster

Das Batterieforschungszentrum MEET

Meißner erhält CAS-Fellowship

Prof. Ulf-G. Meißner, Direktor des Jülicher Instituts für Kernphysik/Institute of Advanced Simulation im Bereich Theorie der starken Wechselwirkung, erhielt jüngst ein "President's International Fellowship for distinguished scientists" der Chinese Academy of Sciences (CAS). Diese Fellowships sollen es renommierten Wissenschaftlern aus aller Welt ermöglichen, die Zusammenarbeit mit Forschern an einer CAS-Einrichtung auszubauen.

Bei seinem Besuch in China will der Physiker gemeinsam mit chinesischen Partnern auf den Gebieten der Kern- und Hadronenphysik forschen. Dazu sind Aufenthalte am Institute of Theoretical Physics (ITP) sowie dem Institute of High-Energy Physics (IHEP) vorgesehen.

In Jülich erforschen Meißner und sein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter anderem die sogenannte starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält. Die Forscher untersuchen, wie die Struktur von lebenswichtigen Elementen zustande kommt. Sie gehen damit der elementaren Frage nach, wie zufällig die Entstehung von Leben auf der Erde ist.

Institut für Kernphysik, Bereich Theorie der starken Wechselwirkung (IKP-3)/ Institute of Advanced Simulation (IAS-4)

Chinese Academy of Sciences -- Institute of Theoretical Physics (ITP)

Chinese Academy of Sciences -- Institute of High-Energy Physics (IHEP)

Aktuelle Termine

Auf Seite http://www.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:

Die deutsche Energiewende und Europa

3. Februar 2015, Forschungszentrum Jülich
Wie wird die deutsche Energiewende von anderen europäischen Ländern wahrgenommen? Wo gibt es Möglichkeiten zur Kooperation mit unseren Partnerländern, um unsere Energie- und Klimaziele zu erreichen? Was muss auf europäischer Ebene getan werden, damit die Energiewende gelingt und die Klimaschutzziele erreicht werden? Fragen wie diese werden auf der Veranstaltung "Die deutsche Energiewende im europäischen Kontext" diskutiert.

Die Veranstaltung findet auf Englisch statt. Sie ist kostenfrei, Teilnahme aber nur nach vorheriger Anmeldung möglich, da die Teilnehmerzahl begrenzt ist.
Anmeldungen sind bis zum 23. Januar 2015 per E-Mail an a.ernst@fz-juelich.de oder telefonisch unter 02461-611798 möglich.

Informationen zur Veranstaltung:  Programm (PDF, 428 kB)


Pressekontakt für die Kurznachrichten: Erhard Zeiss, Tel. 02461 61-1841, e.zeiss@fz-juelich.de


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