| 07.09.2020 |
Neue Methode schützt Quantencomputer vor Ausfällen
Quanteninformation ist fragil, deshalb müssen Quantencomputer auch Fehler korrigieren können. Was aber, wenn ganze Qubits verloren gehen? Eine Forschergruppe des Forschungszentrums Jülich und der RWTH Aachen präsentiert in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universitäten Innsbruck und Bologna in der Fachzeitschrift Nature eine Methode, mit der Quantencomputer auch dann weiterrechnen können, wenn sie einige Qubits verlieren.
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Experimental deterministic correction of qubit loss
Roman Stricker, Davide Vodola, Alexander Erhard, Lukas Postler, Michael Meth, Martin Ringbauer, Philipp Schindler, Thomas Monz, Markus Müller, Rainer Blatt
Nature (published online 9 September 2020), DOI: 10.1038/s41586-020-2667-0
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| 01.09.2020 |
Autonomer Roboter spielt mit NanoLEGO
Die meisten Materialien bestehen aus Molekülen, ähnlich wie ein Legomodell, das aus vielen unterschiedlichen Steinen besteht. Doch während man beim Lego einzelne Steine ganz einfach versetzen oder wegnehmen kann, ist das in der Nanowelt nicht so ohne weiteres möglich. Jeder Baustein braucht seine eigene „Bedienungsanleitung“. Jülicher und Berliner Wissenschaftler haben dafür jetzt eine künstliche Intelligenz entwickelt, die selbstständig lernt, wie sie einzelne Moleküle greifen und bewegen kann.
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Philipp Leinen, Malte Esders, Kristof T. Schütt, Christian Wagner, Klaus-Robert Müller, F. Stefan Tautz
Autonomous robotic nanofabrication with reinforcement learning
Science Advances (published online 2 September 2020), DOI: 10.1126/sciadv.abb6987
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| 19.08.2020 |
Kryo-Elektronenmikroskopie macht Struktur wichtiger membranverformender Proteine sichtbar
Viren vermehren sich im menschlichen Körper, indem sie Funktionen der Körperzellen kapern und für ihre Zwecke einsetzen. Ebola-, HI- und andere Viren benutzen dazu unter anderem den so genannten ESCRT-III-Komplex.
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S. T. Huber et al., Structure and assembly of ESCRT-III helical Vps24 filaments, Science Advances 19 Aug 2020: Vol. 6, no. 34, eaba4897, DOI: 10.1126/sciadv.aba4897
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| 05.08.2020 |
Vom Zellskelett für die Entwicklung aktiver Materialien lernen
Jülicher Forscher haben eine Reihe von Modellen und Techniken für Computersimulationen entwickelt, mit denen sich dynamische Prozesse untersuchen lassen, die beispielsweise im Skelett von Zellen vorkommen. Die Methoden vermitteln ein besseres Verständnis der dabei ablaufenden mikroskopischen Vorgänge und könnten für die Entwicklung maßgeschneiderter aktiver Materialien hilfreich sein. Solche Werkstoffe passen ihre Eigenschaften selbstständig an sich verändernde Umgebungsbedingungen an und besitzen dynamisch steuerbare Eigenschaften. Dies ermöglicht vielfältige Anwendungen, etwa die Entwicklung von selbstheilenden Materialien, von Materialien, die reversibel kontrahieren und wieder relaxieren, und von Materialien, die enthaltene Chemikalien durchmischen können.
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Gerard A. Vliegenthart at al.; Filamentous active matter: Band formation, bending, buckling, and defects; Science Advances 22 Jul 2020: Vol. 6, no. 30, eaaw9975,
DOI: 10.1126/sciadv.aaw9975
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| 29.07.2020 |
Neutronenstreuexperimente zeigen überraschende Reaktion von magnetischen Nanoteilchen auf Magnetfelder
Jülich/Garching, 29. Juli 2020. Magnetische Nanopartikel reagieren auf ein von außen einwirkendes Magnetfeld anders als bisher erwartet. Dies zeigt eine Studie eines internationalen Forschungsteams unter Beteiligung des Forschungszentrums Jülich mittels Neutronenstreuung. Zur Überraschung der Forscher wächst der magnetische Kern der Teilchen durch die Einwirkung. Die Untersuchungen der Forscher ermöglichen ein genaueres Verständnis von Struktur und Verhalten der Partikel in einem Magnetfeld. Dies ist wichtig, um mit Hilfe solcher Teilchen anspruchsvolle technische Anwendungen zu realisieren, zum Beispiel eine höhere Speicherdichte in den Computern der Zukunft zu erreichen oder bessere Batterien zu entwickeln. Auch die Medizin interessiert sich für magnetische Nanoteilchen: Mit ihrer Hilfe sollen gezielt bestimmte Bereiche des Körpers erwärmt und dadurch Krebs behandelt werden.
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D. Zákutná et al.; Field-Dependence of Magnetic Disorder in Nanoparticles,
Phys. Rev. X 10, 031019 – Published 24 July 2020, DOI: 10.1103/PhysRevX.10.031019
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| 29.07.2020 |
Genetischer Schlüssel zum gesunden Tee
Tee (Camellia sinensis) ist eines der weltweit beliebtesten Getränke mit einem breiten Spektrum an Aromen und gesundheitlichen Vorteilen. Forschende haben jetzt das Genom eines alten Teebaums aufgeklärt und mehr als 200 verschiedene Teesorten analysiert. Das Genom bildet nun die Grundlage, um die Biosynthese nützlicher Naturstoffe weiter zu erforschen.
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Zhang, W., Zhang, Y., Qiu, H. et al. Genome assembly of wild tea tree DASZ reveals pedigree and selection history of tea varieties. Nature Communications, 2020 (published 24 July 2020) https://doi.org/10.1038/s41467-020-17498-6
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| 10.07.2020 |
Neues Verständnis der Defektbildung an Silizium-Elektroden
Theoretisch lässt sich das Speichervermögen von handelsüblichen Lithiumionen-Batterien noch vervielfachen – mit einer Elektrode, die auf Silizium anstatt auf Graphit basiert. Doch in der Praxis machen solche Akkus mit Silizium-Anoden nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen schlapp. Ein internationales Team um Forscher des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-9) hat jetzt in einzigartiger Detailgenauigkeit beobachtet, wie sich die Defekte in der Anode ausbilden.
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Chunguang Chen, Tao Zhou, Dmitri L. Danilov, Lu Gao, Svenja Benning, Nino Schön, Samuel Tardif, Hugh Simons, Florian Hausen, Tobias U. Schülli, R.-A. Eichel, Peter H. L. Notten
Impact of dual-layer solid-electrolyte interphase inhomogeneities on early-stage defect formation in Si electrodes
Nature Communications (published 1 July 2020), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-17104-9 (Open Access)
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