ETH-News

Die ETH-Alumna?Bettina Heim war Schweizer Meisterin im Eiskunst?laufen, ehe sie sich f¨¹r Quantencomputer zu interessieren begann. Heute entwickelt die Physikerin Software f¨¹r die Rechner der Zukunft.

Die ETH-Professorin Yiwen Chu untersucht, wie sich Quantenzust?nde auf immer gr?ssere Objekte ¨¹bertragen lassen. Das soll helfen, neue physikalische Erkenntnisse zu gewinnen und effizientere Technologien zu entwickeln. F¨¹r ihre herausragende Forschung erh?lt sie den Latsis-Preis der ETH Z¨¹rich.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben gezeigt, dass man die Quantenzust?nde einzelner Elektronenspins durch Elektronenstr?me mit gleichm?ssig ausgerichteten Spins kontrollieren kann. Diese Methode k?nnte in Zukunft in elektronischen Schaltelementen eingesetzt werden.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben eine spezielle Art von Magnetismus untersucht, indem sie mit Quantensimulatoren erzeugte Bilder von farbigen Punkten analysierten. Mit dieser Methode k?nnten sie in Zukunft auch andere physikalische R?tsel l?sen, zum Beispiel im Bereich der Supraleitung.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben in einem k¨¹nstlichen Festk?rper topologische Effekte studiert und dabei ¨¹berraschende Beobachtungen gemacht. Die neuen Erkenntnisse zum topologischen Pumpen k?nnten in Zukunft f¨¹r Quantentechnologien genutzt werden.

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist es gelungen, Ionen mittels statischen elektrischen und magnetischen Feldern einzufangen und an ihnen Quantenoperationen durchzuf¨¹hren. In Zukunft k?nnten mit solchen Fallen Quantencomputer mit deutlich mehr Quantenbits als bisher realisiert werden.

Forschende der Empa und der ETH Z¨¹rich haben Verfahren entwickelt, mit denen sie aus Perowskit-Quantenpunkten schnellere und effizientere Strahler machen und so ihre Helligkeit deutlich verbessern k?nnen. Dies ist sowohl f¨¹r Anwendungen in Bildschirmen als auch in Quantentechnologien relevant.

ETH-Forschende haben in einem k¨¹nstlich hergestellten Material eine neue Art von Magnetismus nachgewiesen. Das Material wird dadurch ferromagnetisch, dass Elektronen ihre Bewegungsenergie minimieren.

Die amerikanische Forschungsf?rderungsagentur IARPA finanziert zwei Quantum-Computing-Projekte mit ETH-Beteiligung mit insgesamt bis zu 40 Millionen US-Dollar. Beide Projekte haben das Ziel, zwei fehlerkorrigierte Qubits miteinander zu verkn¨¹pfen und so den Grundstein f¨¹r k¨¹nftige Quantencomputer zu legen.

Die Quantenmechanik beschreibt, was die Welt im Kleinsten zusammenh?lt. Die Relativit?tstheorie erkl?rt die Welt in kosmischen Dimensionen. Das Problem: Die beiden sind nicht miteinander vereinbar, und ein alles vereinendes Bild ist nicht in Sicht.

ETH-Forschende haben mit Hilfe eines ungew?hnlich platzierten Halbleitermaterials eine Antenne f¨¹r winzige Lichtquellen auf einem Chip geschaffen. In Zukunft k?nnten auf diese Weise effiziente Nano-LEDs und -Laser hergestellt werden.

John von Neumann war einer der bedeutendsten Mathematiker und Computerpioniere des 20. Jahrhunderts ¨C und er war ein ETH-Alumnus. Er studierte hier von 1923 bis 1926 Chemie. ETH-Professor Benjamin Sudakov w¨¹rdigt anl?sslich eines Symposiums sein mathematisches Verm?chtnis.

Theoretisch sind Quantencomputer den klassischen Computern in der Rechengeschwindigkeit weit ¨¹berlegen. Damit sie in der Praxis tats?chlich schneller rechnen, braucht es mehr Hochgeschwindigkeitsalgorithmen, sagt der ETH-Supercomputing-Spezialist Torsten Hoefler.

ETH-Forschenden gelang der Nachweis, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel st?rker miteinander korreliert sein k?nnen als dies bei klassischen Systemen m?glich ist. F¨¹r dieses Experiment nutzten sie erstmals supraleitende Schaltkreise.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben die bislang schwerste Schr?dinger-Katze hergestellt, indem sie ein Kristall in eine ?berlagerung von zwei Schwingungszust?nden versetzten. Ihre Ergebnisse k?nnten zu robusteren Quanten-Bits f¨¹hren und zu erkl?ren helfen, warum wir im Alltag keine Quanten-?berlagerungen beobachten.

Weltweit werden grosse Anstrengungen unternommen, um die Quantenforschung voranzutreiben. Auch die ETH Z¨¹rich setzt in diesem Schl¨¹sselbereich wichtige Akzente.

Ein weiteres besonderes Jahr geht zu Ende. Auch im 2022 wurde an der ETH Z¨¹rich viel erforscht, entwickelt und erfunden. ETH-News blickt auf das ereignisreiche vergangene Jahr zur¨¹ck.

ETH-Professor Klaus Ensslin leitete w?hrend 12 Jahren den Nationalen Forschungsschwerpunkt ?Quantum Science and Technology?. Ende Jahr l?uft das Programm aus. Ein Gespr?ch ¨¹ber wissenschaftliche Durchbr¨¹che und die Rolle der Schweiz in der Quantenforschung.

ETH-Forschern ist es erstmals gelungen, ein supraleitendes Bauteil aus Graphen zu bauen, das quantenkoh?rent und empfindlich gegen¨¹ber Magnetfeldern ist. Damit er?ffnen sich f¨¹r die Grundlagenforschung interessante neue Perspektiven.

Der Schweizerische Nationalfonds hat als Ersatz f¨¹r die wegfallende europ?ische Unterst¨¹tzung Advanced Grants vergeben. Forschende der ETH Z¨¹rich haben besonders gut abgeschnitten. Sechs der 24 Grants gehen an die ETH.

Physik der breiten ?ffentlichkeit auf unterhaltsame Weise vermitteln ¨C das ist das Hauptanliegen der ?Nacht der Physik?, die am 17. Juni stattfindet. Klaus Ensslin, Physikprofessor und Mitinitiator der Veranstaltung, erkl?rt, warum sich ein Besuch auf dem H?nggerberg lohnt.

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist es erstmals gelungen, Exzitonen ¨C also Quasiteilchen aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Fehlstellen ¨C in einem Halbleitermaterial mit steuerbaren elektrischen Feldern einzufangen. Die neue Technik ist sowohl f¨¹r die Herstellung von Einzelphotonen-Quellen als auch f¨¹r die Grundlagenforschung wichtig.

?Wo Zukunft entsteht? heisst der neue Imagefilm der ETH Z¨¹rich. Anhand von sechs Projekten erlaubt er einen Blick hinter die Kulissen der ETH Z¨¹rich und zeigt exemplarisch, wie die ETH Z¨¹rich die grossen Fragen anpackt. Produziert wurde das neue Werk von Seed, der gleichen Agentur, die vor f¨¹nf Jahren den erfolgreichen ETH-Trailer "Bereit?" realisierte.

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist es erstmals gelungen, Fehler in digitalen Quantensystemen fortlaufend und schnell zu korrigieren. Damit haben sie eine wichtige H¨¹rde hin zu einem praxistauglichen Quantencomputer ¨¹berwunden.

Matteo Fadel untersucht im Rahmen seines Branco-Weiss-Stipendiums das Zusammenspiel zwischen Quantenmechanik und Gravitation. Mithilfe eines Saphirs m?chte er quantisierte Schallwellen beobachten.

Vor zwei Jahren startete die ETH Z¨¹rich den neuartigen Masterstudiengang Quantum Engineering. Nun steht der erste Jahrgang vor dem Studienabschluss.

Wie berechtigt ist die Goldgr?berstimmung um die Quantentechnologien? ETH-Vizepr?sidentin Vanessa Wood und Quantenforscher Andreas Wallraff er?rtern, wo wir heute auf dem Weg in die Praxis stehen.

Lange pr?gten Theorie und Hardware die Entwicklung der Quantencomputer. Nun r¨¹cken zunehmend Fragen der Programmierung, Software und Sicherheit in den Vordergrund.

Die Quantenphysik ?ffnet uns die Augen f¨¹r eine ganzheitliche Sicht der Wirklichkeit. Nichts l?sst sich isoliert betrachten ¨C und es regiert der Zufall. Ein philosophisches St¨¹ck.

Lassen sich dank der Quantenphysik dereinst unl?sbare Probleme im Nu bew?ltigen? Im Prinzip ja ¨C w?re da nicht die Fehleranf?lligkeit. ETH-Forschende arbeiten mit Hochdruck an robusten Systemen.

An der ETH Z¨¹rich haben Forschende einen neuen Materiezustand beobachtet: In gegeneinander verdrehten Graphenschichten verb¨¹nden sich zwei elektrische Leiter zu einem Isolator.

Manche physikalischen Systeme, insbesondere in der Quanten-Welt, finden auch nach langer Zeit nicht zu einem stabilen Gleichgewicht. Ein ETH-Forscher hat nun eine elegante Erkl?rung f¨¹r das Ph?nomen gefunden.

Je vernetzter die Welt, desto h?her die Anspr¨¹che an die Infrastruktur f¨¹r den Datenverkehr. ETH Pioneer Fellow Marc Reig Escal¨¦ und sein Team entwickeln neuartige Chips, die Informationen schneller verarbeiten als bislang m?glich und dabei sogar weniger Energie ben?tigen.

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist die Beobachtung eines Kristalls gelungen, der nur aus Elektronen besteht. Solche Wigner-Kristalle wurden bereits vor fast neunzig Jahren vorhergesagt, konnten aber erst jetzt direkt in einem Halbleitermaterial beobachtet werden.

Die Quantencomputer der Zukunft sollen nicht nur superschnell rechnen, sondern auch zuverl?ssig. Noch ist das eine grosse Herausforderung. Nun haben Informatiker unter dem Lead der ETH Z¨¹rich erste Schritte in Richtung zuverl?ssiges Quanten-Maschinenlernen gemacht.

Die ETH Z¨¹rich und das Paul Scherrer Institut (PSI) er?ffnen ein gemeinsames Zentrum zur Entwicklung von Quantencomputern. Ziel ist es, die Realisierung von Quantencomputern sowohl auf Basis von Ionenfallen als auch von supraleitenden Bauteilen voranzutreiben. Die ETH Z¨¹rich stellt daf¨¹r 32 Mio. Franken bereit. Rund 30 Forschende werden im Zentrum arbeiten.

Ein aussergew?hnliches Jahr geht zu Ende. ETH-News blickt zur¨¹ck auf Lichtblicke in schwierigen und unruhigen Zeiten, auf geniale Einf?lle, spannende Wissenschaft und gelebte Solidarit?t w?hrend und abseits der Corona-Pandemie.

Die Quantenforschung ist heute l?ngst nicht mehr nur eine Dom?ne der Physik. Mit dem neuen Kompetenzzentrum ?ETH Quantum Center? sollen die verschiedenen Aktivit?ten an der ETH Z¨¹rich in diesem Bereich nun noch besser vernetzt und gegen aussen hin sichtbar gemacht werden.

Zwei Forschungsprojekte mit Beteiligung der ETH Z¨¹rich haben einen der hochdotierten ERC?Synergy?Grants erhalten.?Mit dem F?rderpreis will die EU wegbereitende Forschung f?rdern, die nur durch die Synergie mehrerer Teams m?glich ist. In die beiden Projekte fliessen nun ¨¹ber 26 Millionen Euro.?

ETH-Forschende haben eine neue Technik zur Ausf¨¹hrung empfindlicher Quantenoperationen mit Atomen demonstriert. Dabei wird das Kontroll-Laserlicht direkt in einem Chip transportiert. So sollte es m?glich werden, gr?ssere Quantencomputer zu bauen, die mit eingefangenen Atomen arbeiten.

Celeste Carruth wollte urspr¨¹nglich Musikerin werden. Nun entwickelt sie als Physikerin an der ETH eine neue Technik zur Kontrolle von Ionen. Als Mitglied der Young Scientist Community des WEF m?chte sie dazu beitragen, dass auch Laien die Quantenphysik besser verstehen.

Auf dem Weg zu leistungsf?higen Quantencomputern sind in j¨¹ngster Zeit einige technische Fortschritte erzielt worden. Nun haben Informatiker der ETH Z¨¹rich im Bereich der Programmierung einen wichtigen Durchbruch erzielt: Ihre Quantenprogrammiersprache ist die erste, die so elegant, einfach und sicher ist wie man das von klassischen Computersprachen kennt.

In einem Material aus zwei leicht gegeneinander verdrehten, d¨¹nnen Kristallschichten haben ETH-Forschende das Verhalten von stark wechselwirkenden Elektronen untersucht. Dabei fanden sie einige verbl¨¹ffende Eigenschaften

Forschen aus der Ferne, was bedeutet das? Andreas Wallraff leitet derzeit das Quantum Device Lab von zu Hause aus.

Wie geht die Lehre an der ETH Z¨¹rich mit der Informationsexplosion in Forschung und Technik um? Im Unterricht geht es neben dem Aufbau von Fachwissen immer mehr um die Vermittlung von ¨¹berfachlichen Kompetenzen wie kritischem Denken sowie der F?higkeit, relevante Informationen herauszufiltern, zu verstehen und anzuwenden.

ETH-Physiker haben die mit f¨¹nf Metern bisher l?ngste Mikrowellen-Quantenverbindung demonstriert. Sie eignet sich sowohl f¨¹r zuk¨¹nftige Quantencomputer-Netzwerke als auch f¨¹r Experimente der quantenphysikalischen Grundlagenforschung.

Physiker der ETH Z¨¹rich haben einen ¨¹berraschenden Dreh in einem Quantensystem beobachtet, der durch das Wechselspiel zwischen Energiezerstreuung und koh?renter Quantendynamik entsteht. Um ihn zu erkl?ren, fanden sie eine anschauliche Analogie aus der Mechanik.

Die Quantenmechanik ist zwar eine gut etablierte Theorie, doch sie f¨¹hrt auf makroskopischer Ebene zu unl?sbaren Widerspr¨¹chen. ETH-Physiker schlagen nun vor, das Problem mit Hilfe von neuronalen Netzwerken zu l?sen.

Lichtstrahlen schnell zu schalten, ist in vielen technischen Anwendungen wichtig. ETH-Forschende haben jetzt einen ?elektrooptomechanischen? Schalter f¨¹r Lichtstrahlen entwickelt, der deutlich kleiner und schneller ist als heutige Modelle. Bedeutsam ist das f¨¹r selbstfahrende Autos und optische Quantentechnologien.

Wie ver?ndert die Digitalisierung die Hochschulbildung und die F?rderung von Talenten? Dar¨¹ber haben Fachleute aus Wissenschaft und Hochschulbildung am sechsten Times Higher Education (THE) World Academic Summit diskutiert. Gastgeber war die ETH Z¨¹rich.

Bei ETH+, dem F?rderungsinstrument der Schulleitung f¨¹r neue Forschungsideen und den Austausch zwischen den Disziplinen und ±Ø²©¹ÙÍø,±Ø²©ÌåÓýn, wurden in der zweiten Runde f¨¹nf neue Initiativen ausgew?hlt. Das Themenspektrum reicht dabei von lebenden Materialien bis hin zu den Quantenwissenschaften.

Gibt es Grenzen, was Computer ¨¹berhaupt berechnen k?nnen und l?sen Quantencomputer tats?chlich mehr Probleme als klassische Computer? Grundsatzfragen dieser Art diskutiert der Computer?wis?senschaftler Scott Aaronson an den Paul-Bernays-Ehrenvorlesungen 2019.

Die Zeit ist eine grundlegende Dimension des menschlichen Daseins, die in vielen Formen erscheint. Mit einem vergleichenden Ansatz untersucht der Philosoph und Physiker Norman Sieroka, was sie auszeichnet. Zeitreisen und Musik dienen ihm als Beispiele.

Mit der NMR-Spektroskopie ist es in den letzten Jahrzehnten m?glich geworden, die r?umliche Struktur von chemischen und biochemischen Molek¨¹le zu erfassen. ETH-Forschende haben nun einen Weg gefunden, wie man dieses Messprinzip auf einzelne Atome anwenden kann.

In der Quantenphysik ist das Vakuum nicht leer, sondern durchdrungen von winzigen Fluktuationen des elektromagnetischen Felds. Diese Vakuum-Fluktuationen direkt zu untersuchen war bislang unm?glich. Forschende der ETH Z¨¹rich haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie die Fluktuationen genau charakterisieren k?nnen.

An gefangenen Kalziumionen haben ETH-Forscher eine neue Methode demonstriert, mit der man Quantencomputer immun gegen Fehler machen k?nnte. Dazu stellten sie einen periodischen Schwingungszustand eines Ions her, bei dem die ¨¹blichen Limits bez¨¹glich der Messgenauigkeit umgangen werden.

Lichtteilchen ?sp¨¹ren? einander normalerweise nicht, da zwischen ihnen keine Wechselwirkung besteht. ETH-Forschern ist es nun gelungen, Photonen in einem Halbleitermaterial so zu beeinflussen, dass sie einander dennoch abstossen.

ETH-Technik, die zum Mars flog, Badeenten, die von selbstfahrenden Taxis durch Duckietown man?vriert wurden und Leberflecken, welche vor Tumoren warnen ¨C das ETH-Jahr 2018 wurde gepr?gt durch Einfallsreichtum und grossartige Forschungsleistungen. Ein R¨¹ckblick.

Drei Forschende des ETH-Bereichs, unter ihnen die ETH-Professorin Nicola Spaldin, und ein Wissenschaftler der Uni Stockholm haben einen ERC Synergy Grant von insgesamt 13.9 Millionen Euro erhalten.

Sebastian Krinner ist der erste Lopez-Loreta-Preistr?ger der ETH Z¨¹rich. Der Physiker hat ein klares Ziel: Er will einen Quantencomputer bauen, der nicht nur leistungsf?hig ist, sondern auch fehlerfrei arbeitet.

Die Quantenmechanik ist eine experimentell bestens abgest¨¹tzte Theorie. Doch nun f¨¹hrt ein Gedankenexperiment von ETH-Physikern zu unerwarteten Widerspr¨¹chen. Der Befund wirft grunds?tzliche Fragen auf ¨C und polarisiert auch die Fachwelt.

Ihre Vielfalt bereichert die Mathematik. Das macht es reizvoll, nach einer Vereinheitlichung zu fragen, die verschiedene mathematische Theorien und Methoden miteinander verbindet. Zur Einheit und zur Breite seines Fachs spricht der Harvard-Mathematiker Barry Mazur am 11. September an den Paul-Bernays-Ehrenvorlesungen.

Um Qubits f¨¹r Quantencomputer weniger st?ranf?llig zu machen, benutzt man vorzugsweise den Spin zum Beispiel eines Elektrons. ETH-Forscher haben nun eine Methode entwickelt, mit der ein solches Spin-Qubit stark an Mikrowellen-Photonen gekoppelt werden kann.

In den neuen Quanten-Informationstechnologien m¨¹ssen empfindliche Quantenzust?nde zwischen entfernten Quanten-Bits ¨¹bertragen werden. ETH-Forschern ist es nun gelungen, eine solche Quanten-?bertragung zwischen zwei Festk?rper-Qubits auf Kommando zu realisieren.

Lead

ETH-Physiker haben einen Quantenkaskadenlaser entwickelt, mit dem schwache Infrarotsignale aus dem Weltall sichtbar gemacht werden k?nnen. Die Apparatur kommt zurzeit auf einem Flug des gr?ssten luftgest¨¹tzten Observatoriums zum Einsatz.

Unter Physikern gilt es heute als ausgemacht, dass Albert Einstein mit seiner Skepsis gegen¨¹ber der Quantenmechanik falsch lag. Das best?tigt auch der Big-Bell-Test, an dem sich im November 2016 ¨¹ber 100'000 Menschen auf der ganzen Welt beteiligten.

Pflanzen k?nnen Sonnenlicht mit hoher Effizienz in chemische Energie umwandeln. Wie sie das schaffen, ist bis heute nicht gekl?rt. ETH-Physiker haben nun ein quantenphysikalisches Modell gebaut, das diese Frage beantworten soll.

Ein von ETH-Physikern geleitetes internationales Forschungsteam hat mithilfe von maschinellem Lernen einem Computer beigebracht, die Ergebnisse von Quanten-Experimenten vorherzusagen. Die Resultate k?nnten f¨¹r das Testen zuk¨¹nftiger Quantencomputer wichtig werden.

ETH-Physiker haben einen Silizium Wafer entwickelt, der sich bei Anregung durch Ultraschall wie ein sogenannter topologischer Isolator verh?lt. Damit gelang es ihnen, ein abstraktes theoretisches Konzept in ein makroskopisches Produkt umzusetzen.

Eine in den vergangenen Jahren intensiv untersuchte Art von Quantenpunkten kann Licht in allen Farben wiedergeben und ist sehr hell. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung von Wissenschaftlern der ETH Z¨¹rich hat nun herausgefunden, warum dem so ist. Die Quantenpunkte k?nnten dereinst in Leuchtdioden zum Einsatz kommen.

Wenn Symmetrien in Quantensystemen spontan gebrochen werden, ?ndern sich die kollektiven Anregungsmoden auf charakteristische Weise. ETH-Forscher haben nun erstmals solche Goldstone- und Higgs-Moden direkt beobachtet.

Die Physikerin Laura Corman ist fasziniert vom Verhalten von Elektronen in Festk?rpern. Doch die Nachwuchsforscherin ist auch ausserhalb des Labors sehr engagiert.

Was erz?hlen kleinste Teilchen, die in Protonen eingesperrt sind, dar¨¹ber, wie das Weltall begann und wie es enden wird? In dieser Woche h?lt Physik-Nobelpreistr?ger David Gross an der ETH Z¨¹rich im Rahmen der Paul Bernays Vorlesungen drei ?ffentliche Vortr?ge zum Thema ?Ein Jahrhundert Quantenphysik ¨C von der Kernphysik zur Stringtheorie und weiter?.

Magnetische Datenspeicher galten bislang als zu langsam f¨¹r die Herstellung von Computer-Arbeitsspeichern. ETH-Forscher haben nun ein Verfahren untersucht, mit dem das magnetische Schreiben von Daten deutlich schneller und energiesparender m?glich ist.

Wissenschaft und Computerindustrie setzen grosse Hoffnungen auf Quantencomputer, m?gliche Anwendungen beschreiben sie aber meist nur vage. Anhand eines konkreten Beispiels zeigen Wissenschaftler der ETH Z¨¹rich nun, was k¨¹nftige Quantencomputer tats?chlich zu leisten verm?gen.

Empfindliche Sensoren m¨¹ssen weitgehend von Umwelteinfl¨¹ssen abgeschirmt sein. Forschende an der ETH Z¨¹rich haben nun gezeigt, wie man elektrische Ladung von einem Nanok¨¹gelchen, mit dem kleinste Kr?fte gemessen werden k?nnen, entfernt und ihm hinzuf¨¹gt.

Lavinia Heisenberg ist theoretische Physikerin. Sie will nicht akzeptieren, dass die Allgemeine Relativit?tstheorie das Universum nur unter der Annahme von exotischen Materien und Energien beschreiben kann. Deshalb arbeitet sie an der Erneuerung von Einsteins Theorie.

Genaue Messungen der Frequenzen schwacher elektrischer oder magnetischer Felder sind in vielen Anwendungen wichtig. Forscher an der ETH Z¨¹rich haben ein Verfahren entwickelt, bei dem ein Quantensensor die Frequenz eines oszillierenden Magnetfelds mit bislang unerreichter Genauigkeit misst.

Mit Hilfe sogenannter Doppel-Frequenzk?mme lassen sich Umweltgase schnell und pr?zise spektroskopisch untersuchen. ETH-Forschende haben nun eine Methode entwickelt, mit der solche Frequenzk?mme wesentlich einfacher und billiger als bisher erzeugt werden k?nnen.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Z¨¹rich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfl?che mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu best¨¹cken. Interessant ist dies insbesondere f¨¹r die Entwicklung neuartiger winziger Datentr?ger.

Lichtteilchen reagieren normalerweise nicht auf Magnetfelder. ETH-Forscher haben jetzt gezeigt, wie man Photonen dennoch mit elektrischen und magnetischen Feldern beeinflussen kann. In Zukunft k?nnten mit dieser Methode starke k¨¹nstliche Magnetfelder f¨¹r Photonen erzeugt werden.

Wenn man Materie nahe an den absoluten Nullpunkt abk¨¹hlt, stellen sich mitunter bemerkenswerte Ph?nomene ein. Zu ihnen geh?rt auch die Suprasolidit?t, bei der regelm?ssige Strukturen und reibungsloses Fliessen gleichzeitig vorkommen. ETH-Forschern gelang es nun erstmals, diesen merkw¨¹rdigen Zustand experimentell nachzuweisen.

Theoretische Physiker der ETH Z¨¹rich f¨¹hrten intelligente Maschinen bewusst in die Irre und entwickelten damit das maschinelle Lernen weiter: Sie schufen eine neue Methode, dank der Computer Daten kategorisieren k?nnen ¨C und zwar auch dann, wenn kein Mensch eine Ahnung hat, wie eine solche Kategorieneinteilung sinnvollerweise aussehen k?nnte.

Sie sind selbst f¨¹r Physiker eine grosse Herausforderung: Quantensysteme aus mehreren Teilchen. Denn ihr Verhalten l?sst sich nur mit grossem rechnerischen Aufwand berechnen. ETH-Physiker haben nun einen Weg gefunden, wie die Gleichungen elegant vereinfacht werden k?nnen.

Drei Forscher der ETH Z¨¹rich erhalten einen ERC Consolidator Grant vom Europ?ischen Forschungsrat (ERC). Ihre Projekte werden mit jeweils rund zwei Millionen Schweizer Franken gef?rdert.?

So unterhaltsam kann Quantenmechanik sein: Wer am 30. November ein paar Minuten Zeit ¨¹brig hat f¨¹r ein Videospiel, hilft tatkr?ftig mit, eine Grundfrage der Physik zu kl?ren, ¨¹ber die schon Albert Einstein und Nils Bohr gestritten haben. Worum es beim Big Bell Test geht, erkl?rt ETH-Professor Andreas Wallraff.

Der ETH-Physikprofessor Jonathan Home erh?lt den Latsis-Preis der ETH Z¨¹rich. Mit einzelnen geladenen Atomen, die er pr?zise zu steuern vermag, untersucht er den Grenzbereich zwischen Quantenphysik und klassischer Physik.

Elektronen in Festk?rpern k?nnen sich zu sogenannten Quasiteilchen zusammentun, die neue Ph?nomene hervorbringen. ETH-Physiker haben nun bislang nicht identifizierte Quasiteilchen in einer neuen Klasse von Festk?rpern untersucht, die aus nur einer atomaren Schicht bestehen. Mit ihren Ergebnissen korrigieren die Forscher eine bisher vorherrschende Fehlinterpretation.??

Quantenmechanisch m?gliche Energiezust?nde seiner Elektronen entscheiden dar¨¹ber, ob ein Festk?rper ein Isolator ist oder als Metall elektrischen Strom leitet. ETH-Forscher haben nun theoretisch ein neuartiges Material vorhergesagt, das eine noch nie beobachtete Besonderheit dieser Energiezust?nde aufweisen soll.

Der ETH-Rat hat auf Antrag von ETH-Pr?sidenten Lino Guzzella acht Professorinnen und Professoren an der ETH Z¨¹rich ernannt sowie einen Professorentitel verliehen.

Quantenzust?nde von Atomen oder Molek¨¹len genau zu kontrollieren, ist seit Jahren ein Traum von Physikern. ETH-Forscher haben jetzt einen Rekord f¨¹r die Herstellung hoch angeregter Quantenzust?nde massiver Teilchen aufgestellt. Ihre Technik k?nnte dazu dienen, Quantencomputer schneller zu machen.

Bei Phasen¨¹berg?ngen, etwa zwischen Wasser und Wasserdampf, konkurriert die Bewegungsenergie mit der Anziehungsenergie unmittelbar benachbarter Molek¨¹le. Physiker der ETH Z¨¹rich haben jetzt Quanten-Phasen¨¹berg?nge studiert, bei denen auch weit entfernte Teilchen einander beeinflussen.

Verschr?nkungszust?nde weit entfernter Quantenobjekte sind ein wichtiger Baustein zuk¨¹nftiger Informationstechnologien. ETH-Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich solche Zust?nde tausendmal schneller als bisher erzeugen lassen.

ETH-Forschende untersuchten die Eigenschaften eines Metalls und stiessen dabei auf ein neues Teilchen. Es ist verwandt mit sogenannten Weyl-Fermionen, die der Mathematiker Hermann Weyl vor fast neunzig Jahren voraussagte. Das neue Teilchen hatte Weyl seinerzeit ¨¹bersehen, und es k?nnte f¨¹r zuk¨¹nftige Anwendungen in der Elektronik interessant sein.

Resonatoren sind ein wichtiges Werkzeug in der Physik. Mit Hilfe von Hohlspiegeln b¨¹ndeln sie normalerweise Lichtwellen, die dann beispielsweise auf Atome einwirken. Physikern an der ETH Z¨¹rich ist es nun gelungen, einen Resonator f¨¹r Elektronen zu bauen und die damit erzeugten Stehwellen auf ein k¨¹nstliches Atom zu richten.

Der franz?sische Nobelpreistr?ger Serge Haroche wird n?chste Woche an der ETH Z¨¹rich die ?Paul Bernays Lectures? halten. Er besch?ftigte sich in seiner Forschung mit dem ?bergang von Quantenphysik zu klassischer Physik.

Dass der Weg von der abstrakten Theorie zur handfesten Anwendung nicht immer weit sein muss, zeigten Sebastian Huber und Kollegen. Ihre mechanische Umsetzung eines quantenmechanischen Ph?nomens k?nnte schon bald in der Schallisolierung zum Einsatz kommen.

ETH-Professor Jonathan Home und seine Mitarbeiter griffen tief in die Trickkiste und kreierten sogenannte ?gequetschte Schr?dinger-Katzen?. Diese Quantensysteme k?nnten f¨¹r zuk¨¹nftige Technologien ?usserst n¨¹tzlich sein.

Bettina Heim konnte die Ergebnisse ihrer Semesterarbeit in einer der angesehendsten Wissenschaftszeitschriften ver?ffentlichen. Sie zeigte auf, warum derzeit existierende Quantenrechner entgegen fr¨¹heren Annahmen in Tests nicht schneller waren als klassische Computer. ETH-News traf die fr¨¹here Spitzensportlerin und nun erfolgreiche Wissenschaftlerin.