Aktuelles

Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Bis zur tatsächlichen Realisierung dieser Rechner müssen jedoch noch verschiedene Hindernisse überwunden werden. Eine der größten Hürden ist die Anfälligkeit der Qubits für Fehler. Eine sogenannte Quantenfehlerkorrektur ist hierfür die Lösung. Barbara Terhal, Mitglied von JARA-FIT, hat deshalb zusammen mit Kollegen aus Aachen und der University of Sheffield aktuelle Theorien zur Quantenfehlerkorrektur zusammengetragen und in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

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Grafische Darstellung eines „Racetrack“-Speichers.
JARA | FIT

Physiker des Forschungszentrums Jülich und ein Mathematiker der RWTH Aachen haben berechnet, dass in dünnen metallischen Schichtsystemen nicht nur Skyrmionen, winzige magnetische Wirbel, sondern auch deren Antiteilchen, genannt "Antiskyrmionen", vorkommen können. Sie bestehen ebenfalls aus wirbelförmig geordneten Spinstrukturen, jedoch unterscheidet sich die Orientierung der Spins: statt kreisförmig wie bei einem Skyrmion sind die Spins bei seinem ungleichen Zwilling so ausgerichtet, dass sie einem vierblättrigen Kleeblatt ähneln. Mittels Supercomputing konnten die Forscher zudem ein Materialsystem vorschlagen, in dem sich Antiskyrmionen experimentell nachweisen lassen sollten: eine Doppellage von Eisen auf Wolfram.

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Das neu gegründete „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“, ein gemeinsames Forschungszentrum der RWTH und der AMO GmbH, fasst die bestehenden Aktivitäten mehrerer Arbeitsgruppen im Bereich der Physik, Materialwissenschaften und Elektrotechnik zusammen. Ziel des „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“ ist ein schneller Wissenstransfer von der Grundlagenforschung in die Anwendung.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich ist es gemeinsam mit nationalen und internationalen Kollegen nun gelungen, die Bildung von Skyrmionen in begrenzten geometrischen Strukturen systematisch zu untersuchen und eine Karte zu erstellen, die zeigt, wie sich Skyrmionen gezielt in verschiedenen Größen und Formen erzeugen lassen. Die untersuchten Stellgrößen sind Temperatur, Breite der Materialschicht und magnetische Feldstärke.

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Wissenschaftler von JARA-FIT haben ein Laser-ähnliches Phänomen entdeckt, mit dem sich der Aufbau von organischen Molekülen in bislang unerreichter Präzision messen lässt. Der sogenannte Raser (Radiowave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) wird anders als ein Laser mit Para-Wasserstoff gepumpt und operiert nicht bei Lichtfrequenzen. Er oszilliert stattdessen kontinuierlich bei verschiedenen Radiofrequenzen um die 100 kHz, was einen genauen Fingerabdruck der molekularen Struktur ermöglicht.

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Wie verhält sich ein Ferromagnet beim Übergang in den paramagnetischen Zustand? Die Antwort auf diese Frage ist entscheidend für das Verständnis der quantenmechanischen Ursachen des Magnetismus – und zeigt vielleicht auch einen Weg zu schnelleren Datenspeichern.

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Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Das Projekt „Scalable Solid State Quantum Computing“ will die Voraussetzungen für künftige sogenannte Multi-Qubit-Systeme schaffen. Um solche Systeme mit mehreren Hundert Qubits zu ermöglichen, werden neue Technologien benötigt, etwa um die Qubits präzise zu steuern. An dem Vorhaben beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich, die RWTH Aachen und das Karlsruher Institut für Technologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt mit sechs Millionen Euro aus einem neuen Förderinstrument für innovative Zukunftsthemen.

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Die Erwartungen der Wissenschaft an Quantencomputer sind groß. Gelten sie doch als zukünftig schnellste Rechner, mit denen bestimmte schwierige Probleme lösbar sind. Einziges Manko, bis heute gibt es noch keinen Quantencomputer. Doch Experten der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich arbeiten im Rahmen des JARA-Instituts für Quantum Information an der Realisierung des Traums vom schnellsten Rechner.

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Die Nutzung des magnetischen Momentes (Spin) eines Elektrons kann zu schnellerer und energiesparender Verarbeitung von Bits und Bytes führen als dies in aktuellen Si-basierten Prozessoren der Fall ist. Die bisher erzielten Effekte zur kontrollierten Verarbeitung des Spins sind jedoch viel zu klein, um an eine praktische Nutzung zu denken. Ein Forscherteam...

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Im Rahmen der Veranstaltung „RWTH Transparent" verlieh die RWTH Aachen gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich den „Innovation Award". Gleich zwei JARA-Mitglieder waren bei der Verleihung erfolgreich und belegen mit den jeweiligen Plätzen die Plätze eins und zwei.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Frankreich, Deutschland, Großbritannien und der Schweiz verfolgen in „Magnetic Skyrmions for Future Nanospintronic Devices“, kurz „MAGicSky“, ein innovatives Konzept für neuartige Rechnerkomponenten auf der Basis von magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen.

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JARA | FIT

Eine zu starke Erwärmung von Computerchips ist ein großes Hindernis für die Entwicklung schnellerer und leistungsfähigerer Rechner und Mobiltelefone. Abhilfe verspricht eine erst vor wenigen Jahren entdeckte Materialklasse: topologische Isolatoren, die Strom mit geringerem Widerstand und weniger Wärmeentwicklung leiten als herkömmliche Materialien. Noch befindet sich die Forschung daran im Grundlagenstadium.

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Bisher waren die ReRAM Speicherzellen noch zu fehleranfällig, um Anwendung zu finden. So konnten die Zellen Informationen noch nicht langfristig genug speichern. Wissenschaftler haben nun jedoch, im Rahmen von JARA und des Sonderforschungsbereichs 917, eine Lösung für dieses Problem gefunden.

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