Quantenphysik

Bohr und Heisenberg: Die Quantenphysik ist eine im 20. Jahrhundert entstandene Sammlung physikalischer Theorien, die das Verhalten von Atomen und Teilchen beschreiben und es ermöglichen, bestimmte Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung aufzuklären. Die Quantenphysik ist ein Zweig der Physik, der Phänomene in der Welt der atomaren Dimensionen zusammenfasst und erklärt. Sie basiert auf der Erkenntnis, dass die in einem physikalischen System enthaltene Energie quantisiert ist, dh. dass es nicht alle Werte in einer kontinuierlichen Folge innerhalb eines Bereichs annehmen kann, sondern auf einzelne separate (diskrete) Werte beschränkt ist.

Quantenmechanik, Quantenelektrodynamik, Quantenstatistik, Quantenoptik (Laser) und Quantenchromodynamik sind eigenständige Bereiche der Quantenphysik



Die Quantenphysik erklärt Phänomene wie Mikroprozesse in Gasen, Kristallen, Halbleitern, Supraleitern, Suprafluiden. Alltägliche Dinge wie die chemischen oder physikalischen Eigenschaften verschiedener Materialien (Farbe, Ferromagnetismus, elektrische Leitfähigkeit etc.) lassen sich nur mit Hilfe der Quantenphysik vollständig erklären bzw. verstehen. Die Quantenphysik ist neben der Relativitätstheorie der zweite Eckpfeiler der modernen Physik und das wichtigste Gebiet der im 20. Jahrhundert entwickelten Theoretischen Physik.

In vielerlei Hinsicht arbeitet die heutige Technologie in einem Maßstab, in dem Quanteneffekte signifikant sind. Wichtige Anwendungen der Quantentheorie umfassen Quantenchemie, Quantenoptik, Quantencomputer, supraleitende Magnete, Leuchtdioden, optische Verstärker und Laser, Transistoren und Halbleiter wie Mikroprozessoren, medizinische Bildgebung wie Magnetresonanztomographie und Elektronenmikroskopie. Die Erklärung vieler biologischer und physikalischer Phänomene liegt in der Natur chemischer Bindungen, insbesondere im Makromolekül DNA.

Die letzten Meldungen mit dem Thema „Quantenphysik“

12.01.2023
| Quantenphysik | Quantencomputer |

Quanten-Messungen so präzise wie nie zuvor
Nach der Heisenbergschen Unschärferelation lassen sich zwei komplementäre Eigenschaften, also zum Beispiel die einzelnen Komponenten eines Magnetfeldes, nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmen.
12.12.2022
| Thermodynamik | Quantenphysik |

Wie das Chaos der Quantenwelt eine Temperatur verleiht
Zwei scheinbar völlig unterschiedliche Bereiche der Physik hängen auf subtile Art zusammen: Quantentheorie und Thermodynamik.
01.12.2022
| Teilchenphysik | Quantenphysik |

Neuartiger Quantenzustand durch exotisches Wechselspiel der Elektronen
Wasser, das einfach nicht gefrieren will, egal wie kalt es wird – so lässt sich ein neuer Quantenzustand beschreiben, den eine Arbeitsgruppe unter Beteiligung des HZDR entdeckt hat.
24.11.2022
| Teilchenphysik | Festkörperphysik | Quantenphysik |

Spin-Korrelation zwischen gepaarten Elektronen nachgewiesen
Physiker haben erstmals experimentell belegt, dass es eine negative Korrelation gibt zwischen den beiden Spins eines verschränkten Elektronenpaares aus einem Supraleiter.
21.11.2022
| Quantenphysik |

Ein Quant als Winkel
Die Feinstrukturkonstante ist eine der wichtigsten Naturkonstanten überhaupt: In Wien fand man nun eine bemerkenswerte neue Art, sie zu messen – nämlich als Drehwinkel.
15.11.2022
| Sterne | Planeten | Atomphysik | Quantenphysik |

Neues vom Wasserstoff: Erkenntnisse über Planeten und Sterne
Mit einer auf Zufallszahlen basierenden Simulationsmethode konnten Wissenschaftler die Eigenschaften von warmem dichten Wasserstoff so genau wie nie zuvor beschreiben.
02.11.2022
| Strömungsmechanik | Quantenphysik |

Ultrakalte Mini-Tornados
Ein Team von Quantenphysikern hat eine neue Methode entwickelt, mit der Wirbel in dipolaren Quantengasen beobachtet werden können.
22.09.2022
| Festkörperphysik | Quantenphysik | Teilchenphysik |

Kernstück für einen skalierbaren Quantencomputer
Millionen von Quantenbits sind nötig, damit Quantencomputer sich in der Praxis als nützlich erweisen, die sogenannte Skalierbarkeit gilt als eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung.
20.09.2022
| Festkörperphysik | Quantenphysik |

Neue Quantenmaterialien am Computer entworfen
Eine neues Designprinzip kann nun die Eigenschaften von bisher kaum erforschbaren Quantenmaterialien vorhersagen.
02.09.2022
| Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenphysik | Thermodynamik |

Neues Fell für Schrödingers Katze
Ob Magnete oder Supraleiter: Materialien sind für ihre Eigenschaften bekannt, doch unter extremen Bedingungen können sich solche Eigenschaften spontan ändern.
01.08.2022
| Quantenphysik | Teilchenphysik |

Ein Molekül aus Licht und Materie
Mit Licht kann man Atome gezielt dazu bringen, einander gegenseitig anzuziehen.
28.07.2022
| Quantenphysik | Teilchenphysik | Thermodynamik |

Ein Nanokelvin-Mikrowellenkühlschrank für Moleküle
Forscher haben eine neuartige Mikrowellen-Kühltechnik für molekulare Gase entwickelt.
21.07.2022
| Quantenphysik |

Quantencomputer rechnet mit mehr als Null und Eins
Seit Jahrzehnten lernen wir, dass Computer, vom Handy bis zum Rechenzentrum, mit Null und Eins rechnen.
15.06.2022
| Quantenphysik |

Quantenelektrodynamik 100-fach genauerer getestet
Mit einer neu entwickelten Technik haben Wissenschaftler den sehr geringen Unterschied der magnetischen Eigenschaften zweier Isotope von hochgeladenem Neon in einer Ionenfalle mit bisher unzugänglicher Genauigkeit gemessen.
13.06.2022
| Quantenphysik |

Photonenzwillinge ungleicher Herkunft
Identische Lichtteilchen (Photonen) sind wichtig für viele Technologien, die auf der Quantenphysik beruhen.
25.05.2022
| Quantenphysik |

Sichere Kommunikation mit Lichtteilchen
Quantencomputer bieten viele neuartige Möglichkeiten, bedrohen aber auch die Sicherheit des Internets: Denn die Superrechner machen gängige Verschlüsselungsverfahren angreifbar.
25.05.2022
| Quantenphysik |

Quantencomputer lernt fehlerfrei Rechnen
Damit Quantencomputer für die Praxis taugen, müssen Fehler erkannt und korrigiert werden.
16.05.2022
| Quantenphysik |

Quantenmagnete in Bewegung
Erstmals ist es Forschern gelungen, ein neues Transportphänomen in Spin-Ketten unter dem Mikroskop zu beobachten – mit überraschendem Ergebnis.
12.05.2022
| Quantenphysik |

Quantensysteme und Bienenflug
Mehr als zwei Billiarden verschiedene Zustände kann ein Quantensystem mit nur 51 geladenen Atomen einnehmen.
11.05.2022
| Quantenphysik | Teilchenphysik |

Ein Teilchen auf zwei Wegen: Die Quantenphysik hat recht
Ein alter „Schönheitsfehler“ des berühmten Doppelspaltexperiments konnte an der TU Wien in einer Kooperation mit der Hiroshima University nun korrigiert werden: Ein einzelnes Neutron bewegt sich in eindeutig quantifizierbaren Anteilen auf zwei Wegen gleichzeitig.


12.12.2022
Thermodynamik | Quantenphysik
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Zwei scheinbar völlig unterschiedliche Bereiche der Physik hängen auf subtile Art zusammen: Quantentheorie und Thermodynamik.
01.12.2022
Teilchenphysik | Quantenphysik
Neuartiger Quantenzustand durch exotisches Wechselspiel der Elektronen
Wasser, das einfach nicht gefrieren will, egal wie kalt es wird – so lässt sich ein neuer Quantenzustand beschreiben, den eine Arbeitsgruppe unter Beteiligung des HZDR entdeckt hat.
24.11.2022
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21.11.2022
Quantenphysik
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02.11.2022
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15.06.2022
Quantenphysik
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Quantenphysik
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25.05.2022
Quantenphysik
Quantencomputer lernt fehlerfrei Rechnen
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25.05.2022
Quantenphysik
Sichere Kommunikation mit Lichtteilchen
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16.05.2022
Quantenphysik
Quantenmagnete in Bewegung
Erstmals ist es Forschern gelungen, ein neues Transportphänomen in Spin-Ketten unter dem Mikroskop zu beobachten – mit überraschendem Ergebnis.
12.05.2022
Quantenphysik
Quantensysteme und Bienenflug
Mehr als zwei Billiarden verschiedene Zustände kann ein Quantensystem mit nur 51 geladenen Atomen einnehmen.
11.05.2022
Quantenphysik | Teilchenphysik
Ein Teilchen auf zwei Wegen: Die Quantenphysik hat recht
Ein alter „Schönheitsfehler“ des berühmten Doppelspaltexperiments konnte an der TU Wien in einer Kooperation mit der Hiroshima University nun korrigiert werden: Ein einzelnes Neutron bewegt sich in eindeutig quantifizierbaren Anteilen auf zwei Wegen gleichzeitig.
21.04.2022
Festkörperphysik | Quantenphysik | Teilchenphysik
Das Rätsel ultrakurzer Solitonen-Moleküle
Stabile Pakete von Lichtwellen – sogenannte optische Solitonen – werden in Ultrakurzpuls-Lasern als eine Kette von Lichtblitzen ausgestrahlt.

28.03.2022

Quantenkomplexität wächst linear für exponentiell lange Zeiten

23.03.2022

Mit Quantensensoren noch genauer messen

17.03.2022

Antiprotonen in Superflüssigkeit: ein neuer Weg für hochsensitive Messungen an Antimaterie

04.02.2022

Zufällige Bewegungen auf fraktalen Strukturen

17.01.2022

Ladungsradien als Prüfstein neuester Kernmodelle

06.01.2022

Kernfusion durch künstliche Blitze

22.12.2021

Quantenmurmeln in der Lichtschüssel

26.11.2021

Wenn die Zeit vorwärts und zugleich rückwärts fließt

14.10.2021

Exotische Magnetzustände in kleinster Dimension

05.10.2021

Neue Art von Magnetismus in Kult-Material entdeckt

22.09.2021

Quantenkryptographie-Rekord mit höherdimensionalen Photonen

30.08.2021

Extrem lang und unglaublich kalt

18.08.2021

Suprasolid in eine neue Dimension

27.07.2021

Der Quantenkühlschrank

23.07.2021

Topologie in der Biologie

08.07.2021

Quantenteilchen: Gezogen und gequetscht

24.06.2021

Quantensimulation: Messung von Verschränkung vereinfacht

14.06.2021

Isolatoren bringen Quantenbits zum Schwitzen

18.06.2021

Fürs Rechenzentrum: bisher kompaktester Quantencomputer

15.06.2021

Das Elektronenkarussell

03.06.2021

Quantenbits aus Löchern

27.05.2021

Verblüffendes Quantenexperiment wirft Fragen auf

27.05.2021

Symmetrie befördert Auslöschung

25.05.2021

Neues Quantenmaterial entdeckt

11.05.2021

Quantencomputing einfach erklärt

06.05.2021

Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser

12.03.2021

Quantenkontrolle mit Fernbedienung

11.03.2021

Roboter lernen schneller mit Quantentechnologie

24.02.2021

Zwillingsatome: Eine Quelle für verschränkte Teilchen

19.02.2021

Auch in der Quantenwelt gilt ein Tempolimit

18.02.2021

Mit schwingenden Molekülen die Welleneigenschaften von Materie überprüfen

05.02.2021

Lang lebe die Supraleitung!

28.01.2021

Entwicklung einer rekordverdächtigen Quelle für Einzelphotonen

20.01.2021

Einzelnes Ion durch ein Bose-Einstein-Kondensat gelotst.

03.12.2020

Neuen Quantenstrukturen auf der Spur

26.11.2020

Das Protonenrätsel geht in die nächste Runde

23.11.2020

Nanodiamanten vollständig integriert kontrollieren

13.10.2020

Meilenstein in der Quantenphysik: Physikern gelingt der kontrollierte Transport von gespeichertem Licht

07.10.2020

Intelligente Nanomaterialien für Photonik

09.09.2020

Neue Methode schützt Quantencomputer vor Ausfällen

03.09.2020

Quantensicher kommunizieren mit acht Freunden

12.08.2020

Effizientes Ventil für Elektronenspins

10.08.2020

Hinter einem Schleier aus Nichts

09.07.2020

Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

16.06.2020

Der kleinste Motor der Welt

02.06.2020

Verbundene Nanodreiecke zeigen Weg zu magnetischen Kohlenstoff-Materialien

28.05.2020

Wieso Radium-Monofluorid den Blick ins Universum fundamental verändern kann

07.05.2020

Licht-Schleife koppelt Quantensysteme über Distanz

07.05.2020

Langlebiges pionisches Helium: exotische Materie erstmals experimentell nachgewiesen

06.05.2020

Quantensprung auf der Waage

01.05.2020

Der richtige Abstand für eine ideale Beziehung

29.04.2020

Nano-Optomechanik mit einzelnen Elektronen

27.04.2020

Experiment zur Quantenelektrodynamik

22.04.2020

Studie zum Quantenphasen-Übergang im Josephson-Kontakt

15.04.2020

Quantenphysik – oberflächlich betrachtet

10.04.2020

Neues Messprotokoll identifiziert faszinierende Quantenzustände

31.03.2020

Neuer Quantenzustand nachgewiesen

05.03.2020

Längste Mikrowellen-Quantenverbindung

05.03.2020

Mit Ultraschall in die Quantenwelt

02.03.2020

Rechts, links, Bananenflanke: Mit chiralem Licht die Elektronenkrümmung in atomaren Schichten messen

28.02.2020

Mär vom „Quantensprung“ widerlegt

25.02.2020

Plasmonen im atomaren Flachland

20.02.2020

10.000-mal schnellere Berechnungen möglich

03.02.2020

Wie die Natur ihre Formeln verrät

30.01.2020

Ein Quantum Festkörper

29.01.2020

Quantenlogik-Spektroskopie erschließt Potenzial hochgeladener Ionen

14.01.2020

Quantenverschlüsselung unter dem Meer realisiert

23.12.2019

Rechnen mit Molekülen: Großer Schritt in Richtung einer neuen Computerarchitektur

19.12.2019

Neues Quantenmaterial mit magnetischen und topologischen Eigenschaften entdeckt

28.11.2019

Weniger Rauschen im Quantennetz

04.11.2019

Gedächtniseffekt auf Einzelatom-Ebene

21.10.2019

Hohlraum vermittelt starke Wechselwirkung zwischen Licht und Materie

10.10.2019

Molekülarchitekturen aus Atomen modelliert – neuer Vorschlag zur analogen Simulation von Quantenchemie

09.10.2019

Physiker verbinden Bauteile von Quantentechnologien

02.10.2019

Topologie auf der Spur: ein ultraschnelles Verfahren kitzelt kritische Informationen aus Quantenmaterialien heraus

02.10.2019

Quanten-Vakuum: Weniger Energie als null

23.09.2019

2.000 Atome an zwei Orten gleichzeitig

17.09.2019

Rostocker Forschern gelingt Durchbruch in der Quantenphysik

05.09.2019

Garchinger Physiker fotografieren magnetische Polaronen

03.09.2019

Ein neues Alphabet zum Schreiben und Lesen von Quantennachrichten mit sehr schnellen Teilchen

23.08.2019

Licht-Materie-Wechselwirkung ohne Störeinflüsse

22.08.2019

Die verschränkte Zeit der Quantengravitation

19.08.2019

Qutrit: Komplexe Quantenteleportation erstmals gelungen

13.08.2019

Schrödingers Katze mit 20 Qubits

12.08.2019

Quantentechnologie: Realisierung eines besonderen quantenmechanischen Zustandes von Materie

12.07.2019

Künstliche Intelligenz löst Rätsel der Physik der Kondensierten Materie: Was ist die perfekte Quantentheorie

10.07.2019

Mögliche Verbindung zwischen Quantenphysik und Raumzeit entdeckt

01.07.2019

Die Vermessung von Licht, Zeit und Vakuum

14.06.2019

Unsterbliche Quantenteilchen: Der Zyklus von Zerfall und Wiedergeburt

13.06.2019

Neues Quantenpunkt-Mikroskop zeigt die elektrischen Potenziale einzelner Atome

23.05.2019

Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

02.05.2019

Laserinduzierte Spindynamik in Ferrimagneten: Wohin geht der Drehimpuls

25.04.2019

Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

23.04.2019

Quantenmaterie fest und supraflüssig zugleich

18.04.2019

Quantenwelt: Zufall hilft beim Messen

15.04.2019

Anregungen magnetischer Valenzbindungen

12.04.2019

Quantensimulator stabiler als erwartet

02.04.2019

Detaillierter Blick in die Quantenwelt

27.03.2019

Bloß kleine Wellen schlagen: Forscherteam erzeugt ultrakurze Spinwellen in einem einfachen Material

11.03.2019

Physiker gelingt erstmalig Vorstoß in höhere Dimensionen

25.02.2019

HZDR-Forschern gelingt gezielte Steuerung extrem kurzwelliger Spinwellen

18.02.2019

Beschreibung der Berry-Curvature und Chern-Zahlen durch Berechnung von Bloch-Zuständen

18.02.2019

Supraleitung: Warum muss es so kalt sein

06.02.2019

Was wäre, wenn Schrödingers tote Katze sich mit einer lebendigen überlagerte

23.01.2019

Studie: Zusammenstoß einzelner Atome führt zu zweifacher Änderung des Drehimpulses

21.01.2019

Klassisches Doppelspalt-Experiment in neuem Licht

16.01.2019

Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

08.01.2019

Dissonanzen in der Quantenschwingung

07.01.2019

Forscher erzeugen Hybridsystem mit verschiedenen Quantenbit-Arten

21.12.2018

Mit Quanten-Tricks die Rätsel topologischer Materialien lösen

07.12.2018

Meilenstein für bERLinPro: Photokathode mit hoher Quanteneffizienz

23.11.2018

Ultrakalter „Quantencocktail“

09.11.2018

Wenn sich unterschiedliche Systeme gleich verhalten

02.11.2018

Komplexer Quantenteleportation einen Schritt näher

30.10.2018

Rydberg-Systeme als neue Plattform für Optische Quantenkommunikation und Quantennetzwerke

26.10.2018

Geschützte Quantenbits

24.10.2018

Mehr Torerfolge beim Quantenfußball

23.10.2018

Quantenkommunikation auf Glasfaserbasis - Interferenz mit Lichtquanten unabhängiger Quellen

08.10.2018

Stringtheorie: Ist Dunkle Energie überhaupt erlaubt

02.10.2018

Durchbruch in der Quantenphysik: Reaktion von Quantenfluid auf Fotoanregung gelöster Teilchen

01.10.2018

Studie: Atomare Verunreinigung ähnlich wie bei Edelsteinen dient als Quanten-Informationsspeicher

20.09.2018

Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung

20.09.2018

Kernphysiker stellen Beobachtungen zum quantenchromodynamischen Phasenübergang vor

19.09.2018

Was Einstein noch nicht wusste

19.09.2018

Fehlersuche in der Quantenwelt

31.08.2018

Hellste Quelle verschränkter Photonen

20.08.2018

Quantenverschränkung erstmals mit Licht von Quasaren bestätigt

08.08.2018

Neuartige Quantenkontrolle über ein Drei-Zustands-Spin-System

31.07.2018

Licht ins Dunkel der Vielteilchenverschränkung

24.07.2018

Neuartiger Quantenzustand in Halbleitern

16.07.2018

Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

04.07.2018

Elektronenspektrometer entschlüsselt quantenmechanische Effekte

29.06.2018

Neue Methoden der 2D-Spektroskopie

22.06.2018

Der photoelektrische Effekt in Stereo

22.06.2018

Quantenwelt: Informationsaustausch braucht Zeit

14.06.2018

Dem Mysterium der verschränkten Lichtteilchen auf der Spur

14.06.2018

Quanten-Übertragung auf Knopfdruck

04.06.2018

Quanteninformation mit Schall übertragen

29.05.2018

Ultradünner Supraleiter ebnet Weg zu neuen quantenelektronischen Instrumenten

23.05.2018

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

15.05.2018

Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

15.05.2018

Verschränkte Atome leuchten im Gleichklang

26.04.2018

Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon erstmals in Vielteilchensystem beobachtet

16.04.2018

Ein atomares Quantenbit schaltbar gemacht

11.04.2018

Quantenphysiker erzielen Verschränkungsrekord

03.04.2018

Von der Quantenebene zur Autobatterie

28.03.2018

Kann sich die kausale Abfolge zwischen Ereignissen in der Quantenmechanik ändern

26.02.2018

Quanten-Boten kommunizieren doppelt so schnell

26.02.2018

Fingerabdrücke der Quantenverschränkung

26.02.2018

Quantenbits per Licht übertragen

26.02.2018

Auf dem Weg zum Quantencomputer: Weltweit erstes schaltbares Quanten-Metamaterial untersucht

13.11.2017

Quantenrechnen ermöglicht schnelle Datenbanksuche

17.08.2017

Quantenmagnete mit Löchern

11.07.2017

Kohlenstoff zeigt Quanteneffekte

11.07.2017

Klassische Mechanik hilft Quantencomputer zu steuern: Mit dem Tennisschläger in die Quantenwelt

30.06.2017

Ultra-sensitiv dank quantenmechanischer Verschränkung

30.06.2017

Wechselwirkung von Licht und Materie - Ein perfektes Attosekunden-Experiment

30.06.2017

Newton auf den Kopf gestellt

30.06.2017

Einsteins Äquivalenzprinzip besteht einen echten Quantentest

30.06.2017

Atom- und Molekülspektren im extremen Magnetfeld von Weißen Zwergen werden berechenbar

30.06.2017

Erstmals gemessen - Quantenfeldtheorie im Quanten-Simulator

05.09.2016

Erste Gravitationswellen bilden sich nach 10 Millionen Jahren

01.05.2016

Das Atom ohne Eigenschaften

13.12.2015

Gödel und Turing in der Welt der Quantenphysik: Fundamentales Problem der Quante

18.11.2015

Qualitätskontrolle für Quantensimulatoren

27.04.2015

Ist unser Universum ein Hologramm

24.04.2015

Quantenphysik – heiß und kalt zugleich

30.01.2015

Wie allgemein ist die Allgemeine Relativitätstheorie

04.09.2013

In Quantenschritten zum Urknall