Physik Journal 4 / 2022

Cover

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)


Ausgabe lesen

Meinung

Den Sprung wagen – oder doch nicht?Tom S. Seifert4/2022Seite 3

Den Sprung wagen – oder doch nicht?

Ein Start-up in Teilzeit zu realisieren, könnte die Antwort erleichtern.

Aktuell

Alexander Pawlak4/2022Seite 6

Überlegte Solidarität

Der Ukraine-Krieg führt zu klaren Stellungnahmen der Wissenschaft - und konkreten Maßnahmen der DPG.

Kerstin Sonnabend4/2022Seite 7

Zerschlagene Kollaborationen

Russlands Angriff auf die Ukraine zerstört die Zusammenarbeit mit der russischen Wissenschaft.

Maike Pfalz4/2022Seite 10

Nukleare Bedrohung

Russland verfügt über ein großes Arsenal an Kernwaffen und hat zwei Kernkraftwerke in der Ukraine angegriffen. Wie groß ist die Bedrohungslage?

Maike Pfalz4/2022Seite 12DPG-Mitglieder

Energie der Zukunft

Der Krieg in der Ukraine hat die Frage der künftigen Energieversorgung weiter in den Fokus gerückt.

Alexander Pawlak4/2022Seite 14DPG-Mitglieder

Beschleunigung und Inspiration

Der Weltraumgipfel 2022 in Toulouse widmete sich ehrgeizigen Plänen, um der europäischen Raumfahrt zu einer weltweit führenden Rolle zu verhelfen.

DESY / Anja Hauck4/2022Seite 15DPG-Mitglieder

Daten finden ein Zuhause

Beim DESY in Zeuthen wurde der Grundstein für das wissenschaftliche Datenzentrum des internationalen Gammastrahlenobservatoriums gelegt.

Alexander Pawlak4/2022Seite 15DPG-Mitglieder

Quantencomputing made in Germany

Neu gestartete Verbundprojekte sollen den Bau eines Quantencomputers in Deutschland voranbringen.

Kerstin Sonnabend4/2022Seite 16DPG-Mitglieder

Neue Quellen erschließen

Auch ein intensiver Elektronenstrahl ermöglicht die Produktion des medizinischen Radioisotops 99mTc .

Alexander Pawlak4/2022Seite 16DPG-Mitglieder

Wissenschaftsjahr mit Durchblick

2022 ist das Internationale Jahr des Glases.

Matthias Delbrück4/2022Seite 17DPG-Mitglieder

Einhörner und Zentauren

Die EU-Kommission verabschiedet das Arbeitsprogramm für den Euro päischen Innovationsrat.

Matthias Delbrück4/2022Seite 17DPG-Mitglieder

Chips für Europa

Die Europäische Kommission schlägt Maßnahmen vor, um die einheimische Halbleitertechnik zu stärken.

Kerstin Sonnabend4/2022Seite 18DPG-Mitglieder

Keine Zusage aus Japan

Der International Linear Collider geht noch nicht in die Vorlabor-Phase.

Matthias Delbrück4/2022Seite 19DPG-Mitglieder

Ewiger Weltraumtraum

China stellt ein White Paper zur Weltraumforschung vor.

Kerstin Sonnabend4/2022Seite 20DPG-Mitglieder

Ein bunter Strauß an Hausaufgaben

Das diesjährige EFI-Gutachten fordert von der Bundesregierung, Herausforderungen wie die Digitalisierung mit Nachdruck anzugehen.

Matthias Delbrück4/2022Seite 21DPG-Mitglieder

USA

Eric Landers tritt zurück; Für Forschung, gegen China?

High-Tech

Michael Vogel4/2022Seite 22DPG-Mitglieder

Winzige Energiequelle; Bessere CT-Bilder; Handlicher Atemanalysator; Schneller Schwerkraftsensor

Brennpunkt

Halbleiter-Qubits voll funktionsfähigGuido Burkard4/2022Seite 24DPG-Mitglieder

Halbleiter-Qubits voll funktionsfähig

Spin-Qubits auf Basis von Silizium zeigen eine vielversprechende Qualitätssteigerung.

Licht auf krummen WegenRonny Thomale4/2022Seite 26DPG-Mitglieder

Licht auf krummen Wegen

Ein sogenannter Möbius-Mikrolaser erlaubt es, die Lichtausbreitung in gekrümmten Räumen zu untersuchen.

Überblick

Licht trifft Knoten und KantenDaniel Bhatti und Stefanie Barz4/2022Seite 29DPG-Mitglieder

Licht trifft Knoten und Kanten

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 (...)

weiterlesen
Was ist eine Computersimulation?Claus Beisbart4/2022Seite 35DPG-Mitglieder

Was ist eine Computersimulation?

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. (...)

weiterlesen

Physik im Alltag

Von der Rebe bis ins GlasSabrina Patsch4/2022Seite 42DPG-Mitglieder

Von der Rebe bis ins Glas

Winzer sagen per Lichtbrechung den Alkoholgehalt vorher, und das Schwenken des Glases entlockt dem Wein Tränen.

Menschen

4/2022Seite 44DPG-Mitglieder

Personalien

Kurt Becker, Holger Kersten, Martin Schmidt, Klaus-Dieter Weltmann4/2022Seite 48DPG-Mitglieder

Nachruf auf Hans Deutsch

Kerstin Sonnabend4/2022Seite 49DPG-Mitglieder

„Ich würde sofort wieder diesen Weg gehen.“

Rezensionen

Patrik Vogt4/2022Seite 50DPG-Mitglieder

T. Wilhelm, H. Schecker und M. Hopf (Hrsg.): Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis

Dr. Michael Eckert4/2022Seite 50DPG-Mitglieder

Michael Wiescher: Arthur E. Haas – The Hidden Pioneer of Quantum Mechanics. A Bio-graphy

Alexander Pawlak4/2022Seite 51DPG-Mitglieder

Carlo Rovelli: Helgoland

DPG

4/2022Seite 28DPG-Mitglieder

61. Wochenendseminar „Physiker:innen im Beruf “

Benno Bock und Joscha F. Westerkamp4/2022Seite 52DPG-Mitglieder

Studentische Brücke zu Taiwan

Junge Physikerinnen und Physiker aus Taiwan haben seit wenigen Monaten Kontakt mit der jungen DPG.

4/2022Seite 52DPG-Mitglieder

Änderungen im Vorstand der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin e. V.

Johannes Wünsche, Monique Honsa und Tobias Messer4/2022Seite 53DPG-Mitglieder

Wettbewerb mit besonderen Herausforderungen

Im Mai findet der Wettbewerb PLANCKS in München statt.

Tagungen

Dr. Laurent Nahon, Dr. David Osborn, Prof. Dr. Ingo Fischer4/2022Seite 54DPG-Mitglieder

Molecular Physics and Physical Chemistry with Advanced Photon Sources

739. WE-Heraeus-Seminar

Dr. Philip Born, Dr. Jonathan Kollmer und Dr. Jens Teiser4/2022Seite 54DPG-Mitglieder

Mesoscopic Triboelectricity – from Patches to Particles to Planets

759. WE-Heraeus-Seminar

Produkte / Firmen

Maike Pfalz4/2022Seite 56DPG-Mitglieder

„Wir waren auf eine Goldmine gestoßen.“

Interview mit den Gründern von Menlo Systems

Notizen

4/2022Seite 55DPG-Mitglieder

Notizen

Aktuelle Ausgaben

6 / 2024

5 / 2024

4 / 2024

3 / 2024

2 / 2024

1 / 2024

weitere Ausgaben

Themen