Die heutige Physik stützt sich häufig auf Computersimulationen. Doch welchen Beitrag leistet diese Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten? (Bild: Adobe-Stock / vladimircaribb, vgl. S. 35)
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Die heutige Physik stützt sich häufig auf Computersimulationen. Doch welchen Beitrag leistet diese Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten? (Bild: Adobe-Stock / vladimircaribb, vgl. S. 35)
Der Ukraine-Krieg führt zu klaren Stellungnahmen der Wissenschaft - und konkreten Maßnahmen der DPG.
Russlands Angriff auf die Ukraine zerstört die Zusammenarbeit mit der russischen Wissenschaft.
Russland verfügt über ein großes Arsenal an Kernwaffen und hat zwei Kernkraftwerke in der Ukraine angegriffen. Wie groß ist die Bedrohungslage?
Der Krieg in der Ukraine hat die Frage der künftigen Energieversorgung weiter in den Fokus gerückt.
Der Weltraumgipfel 2022 in Toulouse widmete sich ehrgeizigen Plänen, um der europäischen Raumfahrt zu einer weltweit führenden Rolle zu verhelfen.
Beim DESY in Zeuthen wurde der Grundstein für das wissenschaftliche Datenzentrum des internationalen Gammastrahlenobservatoriums gelegt.
Neu gestartete Verbundprojekte sollen den Bau eines Quantencomputers in Deutschland voranbringen.
Auch ein intensiver Elektronenstrahl ermöglicht die Produktion des medizinischen Radioisotops 99mTc .
2022 ist das Internationale Jahr des Glases.
Die EU-Kommission verabschiedet das Arbeitsprogramm für den Euro päischen Innovationsrat.
Die Europäische Kommission schlägt Maßnahmen vor, um die einheimische Halbleitertechnik zu stärken.
Der International Linear Collider geht noch nicht in die Vorlabor-Phase.
China stellt ein White Paper zur Weltraumforschung vor.
Das diesjährige EFI-Gutachten fordert von der Bundesregierung, Herausforderungen wie die Digitalisierung mit Nachdruck anzugehen.
Spin-Qubits auf Basis von Silizium zeigen eine vielversprechende Qualitätssteigerung.
Sogenannte Graph-Zustände bieten Vorteile für quantentechnologische Anwendungen.
Dieser Artikel stellt Quantenanwendungen vor, die auf verschränkten Zuständen mit mehr als zwei Teilchen basieren. Dabei liegt der Fokus auf Graph-Zuständen. Diese lassen sich in allen physikalischen Systemen herstellen, in denen man einzelne Qubits manipulieren und verschränken kann. Beispiele sind Photonen, Atome, Ionen oder supraleitende Qubits. Wir konzentrieren uns auf photonische Systeme, da photonische Graph-Zustände Quantenkommunikation über weite Strecken, Quanteninternet oder -computing realisieren können.
Verschränkung spielt eine zentrale Rolle in den Quantentechnologien: In der Quantenkommunikation erlaubt sie es, geheime Schlüssel auszutauschen, im Quantencomputing sind verschränkende Gatteroperationen essenziell. Besonders deutlich zeigen sich die speziellen Eigenschaften der Quantenmechanik an verschränkten Zuständen mit zwei Teilchen [1]. Eine Messung an einem Teilchen kann den Zustand des Partnerteilchens instantan und unabhängig von der Entfernung verändern.
Aber auch die Verschränkung von mehr als zwei Teilchen wird durch die sich stetig entwickelnden Quantentechnologien immer wichtiger. Besonders die Herstellung sogenannter GraphZustände beschäftigt aktuell viele experimentelle Forschungsgruppen. Ein GraphZustand ist definiert durch einen mathematischen Graphen. Ein solcher besitzt Knoten und Kanten, welche die Quantenbits sowie deren Verschränkung darstellen. Das Quantenbit (kurz Qubit) ist die fundamentale Einheit der Quanteninformationsverarbeitung (...)
Wissenschaftsphilosophische Überlegungen zu einer wichtigen Methode der Physik
Ob es um Quarks, Biomoleküle oder Supernovae geht – bei ihren Untersuchungen stützt sich die heutige Physik oft auf die Computersimulation. Anfängliches Unbeha-gen über die Methode oder der flaue Gag, damit werde wissenschaftliches Vorgehen bloß simuliert, sind längst passé. Doch welchen Beitrag leistet die Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten?
Fortschritt in der Physik lässt sich nicht bloß an neuen Ergebnissen und Erkenntnissen festmachen, denn sie entwickelt sich auch methodisch weiter. Eine der spannendsten Neuerungen in dieser Hinsicht ist die Computersimulation (kurz: Simulation), die sich seit Mitte des 20. Jahrhunderts in immer mehr Teildisziplinen der Physik etabliert hat. Die Physiker Kurt Binder und Dieter W. Heermann sprechen in diesem Zusammenhang sogar von einer Revolution und behaupten, dass die Computersimulation die traditionelle Einteilung in experimentelle und theoretische Physik obsolet macht ([1], S. 1). In jedem Fall wirft die neue Methode Fragen auf: Was tun wir eigentlich, wenn wir eine Computersimulation laufen lassen? Welchen Beitrag leistet sie zur physikalischen Forschung? In welchem Verhältnis steht die Computersimulation zu anderen Methoden der Physik? Und wie glaubwürdig sind Simulationen?
Fragen wie diese beziehen sich nicht mehr auf die Objekte physikalischer Forschung, sondern machen die Physik selbst zum Thema. Sie laden damit zu einer wissenschaftsphilosophischen Diskussion über physikalische Methoden ein. In der Tat wird die Diskussion über die Simulation in der Wissenschaftsphilosophie seit zwei Jahrzehnten intensiv geführt, z. B. [2, 3]. Dies wurde erforderlich, weil die Methode in den bisherigen Charakterisierungen des wissenschaftlichen Vorgehens etwa durch Karl Popper, Thomas Kuhn oder auch die Bayesianische Erkenntnistheorie nicht vorkommt – zumindest nicht explizit. Hier möchte ich Einsichten aus der wissenschaftsphilosophischen Diskussion verwenden, um die oben genannten Fragen zu beantworten. Dabei geht es teilweise auch um eine Bewertung von Simulationen. Ich starte jedoch mit einer Analyse dessen, was unter der Bezeichnung „Simulation“ in der Praxis betrieben wird. (...)
Junge Physikerinnen und Physiker aus Taiwan haben seit wenigen Monaten Kontakt mit der jungen DPG.
739. WE-Heraeus-Seminar