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Spektrum Spezial Physik - Mathematik - Technik4/2022 Neue Fronten der Quantenphysik

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Spektrum Spezial Physik - Mathematik - Technik4/2022 Neue Fronten der Quantenphysik

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Inhalte dieser Ausgabe

Editorial

Fundamente

06Feldtheorien: Die Grundkräfte der Welt

Seit mehr als 90 Jahren fußt die Teilchenphysik auf Quantenfeldtheorien. Allerdings bereitet der Ansatz viele Probleme.

14Topografie: Stachelige Oberflächen für die Schwerkraft

Ein Modell der Quantengravitation in zwei Dimensionen schien mathematisch fragwürdig. Ein Beweis bestätigt nun die Ergebnisse.

20Quantengravitation: Woraus besteht die Raumzeit?

Raum und Zeit könnten aus Bausteinen hervorgehen, die von ganz anderer Art sind als die bekannten Teilchen und Wechselwirkungen.

Experimente

30Schwerkraft: Eine Waage für das Vakuum

Verschiedene Berechnungen zur Energiedichte des Nichts liegen dramatisch auseinander. Ein Experiment soll jetzt präzise Messwerte liefern.

42Atomphysik: Raumzeit im Labor

Theoretische Konstrukte zur Quantengravitation sollen sich mit kalten Atomen und deren Wechselwirkungen in die Realität übersetzen lassen.

48Zeitmessung: Stoppuhr für die Quantenwelt

Untersuchungen dazu, wie lange ein Teilchen für eine kurze Strecke benötigt, könnten die gängige Sichtweise der Quantenmechanik erschüttern.

Anwendungen

54Quasiteilchen: Topologische Quantencomputer

Eine besondere Art von Qubit könnte den Weg zu einem universellen Quantencomputer ebnen. Doch existiert eine solche Informationseinheit überhaupt?

62Qubits: Gegen den Quantenfehlerteufel

Quantencomputer sind extrem störungsanfällig. Ausgeklügelte Techniken sollen die Fehler schneller beheben, als sie sich ansammeln können.

72Fernwirkungen: Erste Schritte zum Quanteninternet

Die Gesetze der Quantenmechanik lassen seltsamste Vorgänge zu. Ein kompliziertes Netzwerk könnte unerwartete Phänomene hervorbringen.
Erschienen am: 18.11.2022

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Eine Waage für das Vakuum

Nirgends ist der Unterschied zwischen Theorie und Praxis so groß wie bei der Energiedichte des Vakuums. Nun soll das Nichts seine Geheimnisse preisgeben. Außerdem ist letzte Woche die Weltklimakonferenz zu Ende gegangen. Das Ergebnis war mager – was bedeutet das für die Zukunft der Konferenzen?

Spektrum der Wissenschaft – Schwarzen Löchern entkommen

»Schwarzen Löchern entkommen« erklärt, wie man womöglich durch Wurmlöcher das Informationsparadoxon lösen kann. Außerdem: Ernährung: Wie lässt sie sich nachhaltig gestalten?, Materialwissenschaft: Das ideale Glase, Vererbung: Warum manche Lurche riesige Genome besitzen.

Spektrum - Die Woche – Quantencomputer – Von wegen überlegen!