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Können wir verstehen und vorhersagen, wie komplexe Systeme lernen? Forschende am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) modellierten das Lernen in einem theoretischen Rahmen für amorphe Materialien. Dabei kamen sie zu überraschenden Ergebnissen, die an eine Philosophie aus Star Trek erinnern.

Quanteneffekte werden heute oft für extrem präzise Messungen verwendet. Aber wo liegt die absolute Grenze der Genauigkeit? TU Wien und internationale Partner zeigen: Es geht besser als angenommen. Wie kann man sich die merkwürdigen Eigenschaften von Quantenteilchen zunutze machen, um extrem genaue Messungen durchzuführen? Diese Frage steht im Zentrum des Forschungsbereichs der Quantenmetrologie.

Neues Experiment mit photonischem Quantenchip für Quantum Machine Learning Eines der derzeit heißesten Forschungsthemen ist die Kombination von zwei der jüngsten technologischen Durchbrüche: maschinelles Lernen und Quantencomputing. Eine experimentelle Studie zeigt, dass bereits Quantencomputer im kleinen Maßstab die Leistung von Algorithmen des maschinellen Lernens verbessern können.

An der TU Wien konnte gemessen werden, was passiert, wenn quantenphysikalische Information verlorengeht. Das klärt wichtige Verbindungen zwischen Informationstheorie und Quantenphysik. Wärme und Information - das sind zwei ganz unterschiedliche Konzepte, die auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun haben.

Innovative Methodenkombination erlaubt exakte Lokalisation von Einzelatomen in ultradünnen Materialien Einem Forschungsteam der Universität Wien und der TU Wien ist es gelungen, einzelne Platinatome gezielt in ein ultradünnes Material einzubauen - und erstmals mit atomarer Präzision nachzuweisen, welchen Platz im Gitter sie einnehmen.

Mit freiem Auge sind sie nicht sichtbar, dafür manchmal schmerzvoll. Selbst kleinste Partikel, die bis zu 10.000-mal dünner sind als ein Haar, können in medizinischen Flüssigkeiten wie Augentropfen großen Schaden anrichten. Physiker*innen der Universität Graz und TU Graz haben in Kooperation mit der Medizinischen Universität Graz nachgewiesen, mit welchen Messmethoden sich winzige Nano-Teilchen erfolgreich aufspüren lassen.

Neue Ergebnisse zeigen die universelle Anwendbarkeit von Carbyne als Sensor Für das Design zukünftiger Materialien ist es wichtig zu verstehen, wie Materie quantenmechanisch miteinander wechselwirkt. Bisher unerklärbare Schwingungszustände zwischen Kohlenstoffketten (Carbyne) und Nanoröhren gaben Materialwissenschafter*innen Rätsel auf.

Im Wettlauf um die Entwicklung und Vermarktung praxistauglicher Quantencomputer widmen Forscher:innen der Katsaros Gruppe am ISTA ein besonderes Augenmerk der faszinierenden Physik spezieller Qubits, die in dem Halbleiter Germanium erzeugt werden. Indem sie die Reaktion dieser sogenannten ,,Loch-Spin-Qubits" auf magnetische und elektrische Felder nutzen, beantworten sie grundlegende Fragen zur Physik, die zur Weiterentwicklung von Quantenprozessoren beitragen könnten.

Hirnmetastasen treten häufig als Folge fortgeschrittener Krebserkrankungen auf und sind trotz medizinischer Fortschritte nach wie vor mit einer schlechten Prognose verbunden. Nun hat ein internationales Expert:innengremium unter Leitung der Medizinischen Universität Wien und des LMU Klinikums München einen wichtigen Schritt zur Verbesserung von Diagnostik und Therapieüberwachung gesetzt.

ISTA-Forschende präsentieren neue Mikroskopie-Methode um das Gehirn von Säugetieren zu rekonstruieren Unser Gehirn ist ein komplexes Organ. Milliarden von Nervenzellen sind in einem komplizierten Netzwerk miteinander verbunden und verarbeiten ständig Signale, sodass wir Erinnerungen abrufen oder unseren Körper bewegen können.

Ultrasaubere luftleere Messumgebung enthüllt neue Eigenschaft von Graphen Graphen ist ein "Wundermaterial": extrem leitfähig und extrem fest, also sehr gut für elektrische und mechanische Anwendungen geeignet. Physiker*innen der Universität Wien um Jani Kotakoski schafften es mit einer weltweit einzigartigen Methode, Graphen erstmals drastisch dehnbarer zu machen - durch Wellung wie bei einem Akkordeon.

Mit einem technischen Trick wurde im Labor eine Lichtgeschwindigkeit von nur 2 m/s simuliert. Dadurch konnte man erstmals den relativistischen Terrell-Penrose-Effekt abbilden. Wenn sich ein Objekt extrem schnell bewegt, - in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit - dann gelten gewisse Grundannahmen nicht mehr, die wir für selbstverständlich halten - das ist die zentrale Konsequenz von Albert Einsteins spezieller Relativitätstheorie.

Ein bizarres Quantenphänomen kommt häufiger vor als erwartet, zeigen ISTA-Physiker Ein überraschendes Quantenphänomen, das dem Streben des Universums nach immer mehr Chaos entgegensteht, ist vielleicht doch nicht so exotisch. Bislang ging man davon aus, dass Quanten-Vielteilchen-Narben nur unter bestimmten experimentellen Bedingungen existieren.

Quantenzustände lassen sich nur unter hochkontrollierten Bedingungen erzeugen und beobachten. Einem Innsbrucker Forschungsteam ist es nun gelungen, in einem supraleitenden Mikrowellen-Resonator sogenannte "heiße" Schrödinger-Katzen-Zustände zu erzeugen. Die in Science Advances veröffentlichte Arbeit zeigt, dass Quantenphänomene auch in weniger idealen, wärmeren Umgebungen beobachtet und genutzt werden können.

Die Erforschung von Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen ist von zentraler Bedeutung für unser Verständnis des Universums. Ein Team der Universitäten Innsbruck und Waterloo zeigt, wie ein neuartiger Quantencomputer eine Tür in die Welt der Teilchenphysik öffnet. Das Standardmodell der Teilchenphysik liefert die bisher beste Beschreibung der Kräfte und Teilchen, aus denen sich unsere Welt zusammensetzt.

Auf Basis selbst entwickelter Machine-Learning-Workflows konnten die Forschenden feststellen, dass die Wärmeleitung wesentlich vielschichtiger ist als bisher gedacht. Erkenntnisse bieten Potenzial für Entwicklung spezifischer Materialien. Komplexe Materialien wie organische Halbleiter oder die als MOFs bekannten mikroporösen Kristalle kommen bereits für zahlreiche Anwendungen wie OLED-Displays, Solarzellen, Gasspeicherung oder zur Wassergewinnung zum Einsatz.

Info-Tag am 28. Besuchen Sie uns im Studienzentrum! Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des [X-MAT]-Laboratoriums (Laboratory of Metallurgy In Extreme Environments) am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben hat einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung strahlungsresistenter Materialien für Kernfusionsreaktoren erzielt.

Quantencomputer sind noch immer Forschungsobjekt, kontextualisierte Physik-Nobelpreisträger Frank Wilczek Anfang des Jahres die weitverbreiteten Vorstöße in Richtung Marktreife. Um sie praxistauglich zu machen, werden auch Korrekturalgorithmen für die fehleranfälligen Quantenberechnungen notwendig sein.

An der TU Wien werden Methoden entwickelt, aus Biomasse wertvolle Stoffe zu gewinnen - dabei bieten Quantenkaskadenlaser hochinteressante neue Möglichkeiten. Viele Abfälle sind viel zu wertvoll, um einfach verbrannt zu werden. Wenn man sie auf genau kontrollierte Weise verwertet, kann man nicht nur Wärmeenergie gewinnen, sondern aus dem entstandenen Produktgas wertvolle Chemikalien erzeugen - von Wasserstoff über Methan bis Methanol.

Ein internationales Team mit Beteiligung der Forschungsgruppe um Tracy Northup von der Universität Innsbruck hat das erste Betriebssystem für Quantennetzwerke entwickelt: QNodeOS . Das in Nature veröffentlichte Protokoll ist ein wichtiger Schritt von theoretischen Konzepten für Quantennetzwerke zu ihrer praktischen Umsetzung, die die Zukunft des Internets verändern könnte.