Physik Journal 4 / 2025

Cover

Quantenlicht für Europa
Quantenphysikerinnen
Ausstellung „Licht und Materie“

Quantenlichtquellen verlassen ­zunehmend das Labor und könnten bald die Datenautobahnen der Welt revolutionieren. (Bild: Cathrin Bach, vgl. S. 42)


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Meinung

Rettung oder Irrweg?Harald Lesch und Axel Kleidon • 4/2025 • Seite 3

Rettung oder Irrweg?

Kernenergie ist keine Lösung: Sie ist zu teuer, zu langsam, zu unflexibel.

Aktuell

Kerstin Sonnabend • 4/2025 • Seite 6 • DPG-Mitglieder

Hausaufgaben für die Neuen

Das Jahresgutachten der Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI) empfiehlt der Politik zahlreiche Maßnahmen, um Forschung und Innovation zu stärken.

Kerstin Sonnabend • 4/2025 • Seite 7 • DPG-Mitglieder

Sechs- bis Zehn-Punkte-Pläne

Wissenschaftsorganisationen, Universitäten und Fördereinrichtungen fordern die neue Bundesregierung auf, mit mutigem Handeln Forschung, Lehre und Innovation voranzubringen.

Maike Pfalz / Fraunhofer • 4/2025 • Seite 8 • DPG-Mitglieder

Gebündelte Kompetenzen

Die Fraunhofer-Gesellschaft und DESY kooperieren künftig, um Innovation und Forschung zu fördern.

Maike Pfalz / FONAS • 4/2025 • Seite 10 • DPG-Mitglieder

Warnung vor Vermischung

FONAS fordert, die Trennung von ziviler und militärischer Forschung beizu­behalten.

Alexander Pawlak • 4/2025 • Seite 10 • DPG-Mitglieder

Hintergrundrauschen

Mit Anführungszeichen

Alexander Pawlak / ESA • 4/2025 • Seite 11 • DPG-Mitglieder

Letzter Blick auf kosmische Extreme

Nach 22 Jahren hat das europäische Gammastrahlenteleskop Integral seine Beobachtungen eingestellt.

Matthias Delbrück • 4/2025 • Seite 12 • DPG-Mitglieder

Diplomatie durch und für die Wissenschaft

Zwei Initiativen wollen die Position der Wissenschaft in der Weltpolitik stärken.

Anja Hauck / MPG • 4/2025 • Seite 12 • DPG-Mitglieder

Bundespräsident in Chile

Kerstin Sonnabend • 4/2025 • Seite 13 • DPG-Mitglieder

Gemeinsame Perspektiven

Die Leopoldina hat mit ihrem südkoreanischen Pendant Handlungsempfehlungen zur Energiewende veröffent­licht.

Anja Hauck / DAAD • 4/2025 • Seite 13 • DPG-Mitglieder

Kürzungen beim DAAD

Der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD) streicht einige Stipendienprogramme.

Matthias Delbrück • 4/2025 • Seite 14

USA: Trump attacks; Oben bleiben; Zum Mond geschossen

Leserbriefe

Prof. Wolfgang Dünnweber, Prof. Konrad Kleinknecht • 4/2025 • Seite 16 • DPG-Mitglieder

„Helgoland“ zu klein geredet

Zu: Arne Schirrmacher, h wie Hilfs­größe und Heureka auf Helgoland?, Physik Journal, Januar 2025, S. 26; mit Erwiderung des Autors

High-Tech

Michael Vogel • 4/2025 • Seite 18 • DPG-Mitglieder

Empfindlicher Scanner; Kernspin visuell erfassen; Detektion von Wasserstoff; Effizient erkannt

Brennpunkt

Ausgangslage unklarAnna S. von der Heydt und René M. van Westen • 4/2025 • Seite 20 • DPG-Mitglieder

Ausgangslage unklar

Obwohl der warme Golfstrom seit den 1960er-Jahren nicht schwächer geworden ist, könnte sich die „Zentralheizung“ Europas in Zukunft drastisch abschwächen.

Stabiles Lernen durch PulseDominik Dold • 4/2025 • Seite 22 • DPG-Mitglieder

Stabiles Lernen durch Pulse

Die Form der elektrischen Pulse von biologischen Neuronen könnte der Schlüssel für das Training energieeffizienter neuronaler Netze sein.

Kerstin Sonnabend • 4/2025 • Seite 24 • DPG-Mitglieder

Auf den Punkt gebracht

DPG

4/2025 • Seite 25 • DPG-Mitglieder

4. DPG-Fachleitertagung

4/2025 • Seite 31 • DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

4/2025 • Seite 35 • DPG-Mitglieder

Lehrkräftefortbildungen 2025

4/2025 • Seite 36 • DPG-Mitglieder

2nd DPG Fall Meeting. 100 Years of Quantum Physics

4/2025 • Seite 37 • DPG-Mitglieder

WE-Heraeus-Förderprogramm (Kommunikationsprogramm)

4/2025 • Seite 47 • DPG-Mitglieder

Auslandsexkursion: Inno­va­tionstage Energietechnik

Forum

Erhellende WechselwirkungenAlexander Pawlak • 4/2025 • Seite 26 • DPG-Mitglieder

Erhellende Wechselwirkungen

Die Sonderausstellung „Licht und Materie“ im Deutschen Museum München macht die Phänomene und Tragweite der Quantenoptik facettenreich erfahrbar.

Das Deutsche Museum ist immer einen Besuch wert. Erst recht im Quantenjahr 2025, denn eine Sonderausstellung widmet sich dem Licht und seiner Wechselwirkung mit Materie – und darüber hinaus. Dabei lohnt es sich, genauer hinzuschauen.

Quantenphysik ganz groß könnte das Motto für den Zugang zur Sonderausstellung „Licht und Materie“ lauten. Wie ein Photon durch einen Doppelspalt gelangt man in den Ausstellungsbereich. Durch einen Sensor aktiviert, scheint an einer Stelle der gegenüberliegenden Wand ein Lichtpunkt auf, während er an anderer Stelle verschwindet. So bleibt das Interferenzmuster, das für den Welle-­Teilchen-Dualismus der Quantenmechanik so ikonisch ist, bestehen. Augenfällig ist auch eine Veranschaulichung der Wellenlängen des weitgefächerten elektromagnetischen Spektrums von Gammastrahlung bis zu Radiowellen. Das macht unmittelbar deutlich, wie klein der Bereich des für uns sichtbaren Lichts eigentlich ist. Solche leicht zugänglichen Veranschaulichungen belegen den Anspruch der Ausstellung: „Wir möchten, dass alle Besucherinnen und Besucher etwas aus der Ausstellung mitnehmen“, betont Johannes-Geert Hagmann, derzeit kommissarischer Bereichsleiter für Forschung-Archiv-Bibliothek. Er hat gemeinsam mit Eckhard Wallis und Katharina Stuhrberg die Ausstellung in Kooperation mit dem „Munich Center for Quantum Science and Technology“ (MCQST) konzipiert und mit den Museumswerkstätten realisiert. Sie setzen dabei nicht nur auf visuelle Reize: Bei einer Station lassen sich die Spektrallinien des Wasserstoffs mit Tastendruck zu Gehör bringen. (...)

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Geschichte

Die QuantenphysikerinnenArne Schirrmacher • 4/2025 • Seite 28

Die Quantenphysikerinnen

Eine Artikelserie porträtiert Physikerinnen, deren Beiträge zur Quantenphysik bislang kaum gewürdigt wurden.

Die Geschichte der Quantenphysik ist wie kaum eine andere Entwicklung in der modernen Wissenschaft als eine Geschichte von Männern geschrieben worden. Meist noch kombiniert mit dem Merkmal der Jugendlichkeit wird von „Knabenphysik“ und der „Drei-Männer-Arbeit“ berichtet, und es scheint, als hätten Frauen keinen Anteil daran gehabt. Persönliche und populäre Darstellungen haben lange dazu beigetragen, dieses Bild zu verfestigen, das sich – so wie das virtuelle Bild in der Optik – nicht auf der Ebene der Realität abbilden lässt.

Studierende sind oft überrascht zu erfahren, dass die erste Physikprofessorin nicht aus dem zwanzigsten, sondern aus dem achtzehnten Jahrhundert stammt. Laura Bassi wurde 1732 eine gutbezahlte Professur an der Universität Bologna verliehen. Am Ende ihres Lebens sollte sie dazu noch einen Lehrstuhl für Experimentalphysik erhalten – zu einer Zeit, als ihre fünf erwachsenen Kinder vielfach selbst Gelehrte geworden waren, ein Sohn etwa auch Physikprofessor (während ihre einzige überlebende Tochter Nonne wurde). 

Über die wenigen besonders herausragenden Fälle hin­aus haben Frauen in vielerlei Institutionen und Rollen Beiträge zur modernen Wissenschaft geleistet, auch wenn dies oft nur gegen beträchtliche Widerstände möglich war. Häufig waren ihre Erkenntnisse den Zeitgenossen durchaus bekannt und ihre Leistungen wurden erst später unsichtbar. (...)

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Laura ChalkDaniela Monaldi • 4/2025 • Seite 32

Laura Chalk

Die kanadische Physikerin lieferte einen frühen experimentellen Nachweis der jungen Quantenmechanik, der vollkommen in Vergessenheit geriet.

Die erste neue Vorhersage der Quantenmechanik wurde­ von Laura Chalk, einer Doktorandin an der McGill University in Montreal, ­Kanada, zwischen 1926 und 1928 unter der Leitung von J. Stuart­ Foster experi­mentell überprüft. Warum ist aber das Foster-Chalk-Experiment aus der Geschichte der Quantenmechanik verschwunden? [1]

Laura Mary Chalk wurde 1904 in Montreal in eine Päda­gogenfamilie hineingeboren und zeigte schon früh hervorragende akademische Leistungen, ins­be­sondere in Mathematik. Der Leiter der Physikabteilung der McGill University, Arthur S. Eve, ermutigte sie, Physik zu studieren, und 1925 schloss sie ihr Studium in Mathematik und Physik mit Auszeichnung ab. Nachdem sie als beste ­Studentin des Jahres in Physik und Mathematik ausgezeichnet worden war und ein einjähriges Stipendium des ­National Research Council erhalten hatte, beschloss sie, in McGill zu bleiben, und wurde die erste Doktorandin von J. Stuart Foster, dem jüngsten Mitglied der Fakultät und einem aufstrebenden Experten für experimentelle Be­obachtungen des Stark-­Effekts. Fosters zweiter Doktorand war William Rowles, der später Physikprofessor am McGill College of Agriculture und Ehemann von Chalk werden sollte [2]. (...)

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Überblick

Quantenlicht für EuropaDoris Reiter • 4/2025 • Seite 38 • DPG-Mitglieder

Quantenlicht für Europa

Das Projekt QuanTour macht quantenphysikalische Forschung sichtbar und treibt die zugrundeliegende Physik voran.

Zur Einstimmung auf das Quantenjahr 2025 reist seit dem World Quantum Day 2024 eine Quanten-Fackel durch Europa. Diese besucht ähnlich wie die olympische Fackel verschiedene Städte und Länder, sie trifft auf Spitzenforscher:innen der Quantenphysik und erlebt eine erhellende Reise. Während bei der olympischen Fackel ein Feuer brennt, erzeugt die Quanten-Fackel Quantenlicht in Form einzelner Photonen.

Quantenphysik ermöglicht es auf faszinierende Weise,­ grundlegende Phänomene mit Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Quanten­technologien direkt zu verknüpfen. Während früher zwischen Grund­lagen- und angewandter Forschung klar unterschieden wurde, bieten moderne Experimente der Quantenoptik, wie die Erzeugung einzelner Lichtquanten, tiefe Einblicke in die Quantenwelt und eröffnen gleichzeitig neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Quantenkryptographie oder für photonische Quantencomputer. Ein weiterer Treiber dieser Entwicklungen ist der interdisziplinäre Austausch zwischen Fachdisziplinen wie Physik, Informatik und Ingenieurwissenschaften, der die Quantenwissen­schaften und -technologien derzeit zu einem der dynamischsten Forschungsfelder macht.

Im Rahmen des Projekts QuanTour reist ein Halb­leiter-Quantenpunkt, eingebettet in einen photonischen Mikro­resonator, durch Europa und besucht dabei zahlreiche Labore. Hinter QuanTour steht das Organisationsduo Tobias Heindel (TU Berlin) und Doris Reiter (TU Dortmund) zusammen mit Pranoti Kshirsagar (The ­Science Talk) als ­Beraterin für Wissenschafts­kommunikation. In jedem Labor erzeugt der Quantenpunkt einzelne Photonen. Nach dem Vorbild des olympischen Fackellaufs wird der Quantenpunkt von einem Labor an das nächste über­geben, was die europaweite Zusammenarbeit der beteiligten Forschungsgruppen symbolisiert. (...)

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Mikro-Dartscheiben für das  QuanteninternetLucas Rickert und Tobias Heindel • 4/2025 • Seite 42 • DPG-Mitglieder

Mikro-Dartscheiben für das Quanteninternet

Quantenlichtquellen erzeugen kontrolliert fliegende Qubits für Anwendungen in der Quantenkommunikation – längst nicht mehr nur im Labor.

Skalierbar hergestellte Quantenlichtquellen ermöglichen enorme Fortschritte in Richtung funktionaler Quantennetzwerke. Besonders vielversprechend sind dafür Halbleiter-Quantenpunkte, die sich gezielt in nanophotonische Strukturen integrieren und direkt an optische Glas­fasern koppeln lassen. Sie ermöglichen es, einzelne Photonen hocheffizient und mit Gigahertz-Takt­raten zu erzeugen – mit Eigenschaften, die immer näher an die (quanten)physikalischen Grenzen heranrücken.

Einzelne Lichtteilchen gezielt zu erzeugen und zu kontrollieren, ist eine der zentralen Querschnittsaufgaben in der Quantenphysik, aber auch in den Quantentechnologien. Der quantenmechanische Zustand der Photonen dient in der Quanteninformationsverarbeitung als fundamentale Informationseinheit – sogenannte fliegende Qubits, die anders als das klassische Bit in einer quantenmechanischen Superposition vorliegen. Halbleiter-Quantenpunkte [1, 2] haben sich dafür als besonders vielversprechende Plattform erwiesen [3, 4], da sie sich in funktionale nanophotonische Bauelemente integrieren lassen. Die rasante Weiterentwicklung in diesem Forschungsfeld hat zur Entwicklung maßgeschneiderter Mikroresonatoren geführt, die sowohl ihre Lichtausbeute als auch ihre Modulationsgeschwindigkeit maximieren.

Ein besonders erfolgreiches Konzept für die effiziente und spektral breitbandige Lichtauskopplung beruht auf mikroskaligen Ringresonatoren, auch zirkulare Bragg-Resonatoren genannt. Diese erinnern an Dartscheiben im Mikrokosmos (Abb. 1a). Solch eine Mikro-Dartscheibe reist(e) als Quantenlichtquelle im Rahmen des Projekts „QuanTour“ von April 2024 bis April 2025 quer durch Europa. Die Dartscheibe besteht aus einer dünnen Schicht Halbleitermaterial mit einem gezielt im Zentrum integrierten einzelnen Quantenpunkt. Um eine gerichtete Emission zur Kopplung an externe Optiken oder optische Glasfasern zu ermöglichen, ist die Dartscheibe auf einem dielektrischen Abstandshalter über einem rückseitigen Goldspiegel platziert. (...)

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Physik im Alltag

Solarernte auf zwei SeitenKatja Maria Engel • 4/2025 • Seite 48 • DPG-Mitglieder

Solarernte auf zwei Seiten

Bifaziale Solarmodule produzieren elektrischen Strom aus Sonnenlicht, das auf ihrer Vorder- und Rückseite auftrifft. Das erhöht den Ertrag und verbessert die Netzversorgung.

Menschen

Maike Pfalz • 4/2025 • Seite 51 • DPG-Mitglieder

„Das DESY besitzt eine hohe Anziehungskraft.“

Interview mit Britta Redlich

4/2025 • Seite 52 • DPG-Mitglieder

Personalien

Rezensionen

Alexander Pawlak • 4/2025 • Seite 56 • DPG-Mitglieder

Werner ­Heisenberg: Die ­physikalischen ­Prinzipien der ­Quantentheorie

Alexander Pawlak • 4/2025 • Seite 56 • DPG-Mitglieder

Jürgen Audretsch: Die sonderbare Welt der Quanten – Eine Einführung

Alexander Pawlak • 4/2025 • Seite 57 • DPG-Mitglieder

Leonard Susskind und Art Friedman: Quanten­mechanik – Das Theo­retische Minimum

Alexander Pawlak • 4/2025 • Seite 57 • DPG-Mitglieder

Robert Löw: Quanten

Notizen

4/2025 • Seite 58 • DPG-Mitglieder

Notizen

Tagungen

Jelena Ćelić, Hendrik Mennenga, und Moritz Schlechtriem • 4/2025 • Seite 59 • DPG-Mitglieder

Searching for Quantum ­Gravity in the Sky

Bad Honnef Physics School

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