Die heutige Physik stützt sich häufig auf Computersimulationen. Doch welchen Beitrag leistet diese Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten? (Bild: Adobe-Stock / vladimircaribb, vgl. S. 35)
Ausgabe lesen
Physik Journal 4 / 2022
Ausgabe lesen
Meinung
Aktuell
• 4/2022 • Seite 6
Überlegte Solidarität
Der Ukraine-Krieg führt zu klaren Stellungnahmen der Wissenschaft - und konkreten Maßnahmen der DPG.
• 4/2022 • Seite 7
Zerschlagene Kollaborationen
Russlands Angriff auf die Ukraine zerstört die Zusammenarbeit mit der russischen Wissenschaft.
• 4/2022 • Seite 10
Nukleare Bedrohung
Russland verfügt über ein großes Arsenal an Kernwaffen und hat zwei Kernkraftwerke in der Ukraine angegriffen. Wie groß ist die Bedrohungslage?
• 4/2022 • Seite 12 • DPG-Mitglieder
Energie der Zukunft
Der Krieg in der Ukraine hat die Frage der künftigen Energieversorgung weiter in den Fokus gerückt.
• 4/2022 • Seite 14 • DPG-Mitglieder
Beschleunigung und Inspiration
Der Weltraumgipfel 2022 in Toulouse widmete sich ehrgeizigen Plänen, um der europäischen Raumfahrt zu einer weltweit führenden Rolle zu verhelfen.
• 4/2022 • Seite 15 • DPG-Mitglieder
Daten finden ein Zuhause
Beim DESY in Zeuthen wurde der Grundstein für das wissenschaftliche Datenzentrum des internationalen Gammastrahlenobservatoriums gelegt.
• 4/2022 • Seite 15 • DPG-Mitglieder
Quantencomputing made in Germany
Neu gestartete Verbundprojekte sollen den Bau eines Quantencomputers in Deutschland voranbringen.
• 4/2022 • Seite 16 • DPG-Mitglieder
Neue Quellen erschließen
Auch ein intensiver Elektronenstrahl ermöglicht die Produktion des medizinischen Radioisotops 99mTc .
• 4/2022 • Seite 16 • DPG-Mitglieder
Wissenschaftsjahr mit Durchblick
2022 ist das Internationale Jahr des Glases.
• 4/2022 • Seite 17 • DPG-Mitglieder
Einhörner und Zentauren
Die EU-Kommission verabschiedet das Arbeitsprogramm für den Euro päischen Innovationsrat.
• 4/2022 • Seite 17 • DPG-Mitglieder
Chips für Europa
Die Europäische Kommission schlägt Maßnahmen vor, um die einheimische Halbleitertechnik zu stärken.
• 4/2022 • Seite 18 • DPG-Mitglieder
Keine Zusage aus Japan
Der International Linear Collider geht noch nicht in die Vorlabor-Phase.
• 4/2022 • Seite 19 • DPG-Mitglieder
Ewiger Weltraumtraum
China stellt ein White Paper zur Weltraumforschung vor.
• 4/2022 • Seite 20 • DPG-Mitglieder
Ein bunter Strauß an Hausaufgaben
Das diesjährige EFI-Gutachten fordert von der Bundesregierung, Herausforderungen wie die Digitalisierung mit Nachdruck anzugehen.
High-Tech
Brennpunkt
• 4/2022 • Seite 24 • DPG-MitgliederHalbleiter-Qubits voll funktionsfähig
Spin-Qubits auf Basis von Silizium zeigen eine vielversprechende Qualitätssteigerung.
Überblick
• 4/2022 • Seite 29 • DPG-MitgliederLicht trifft Knoten und Kanten
Sogenannte Graph-Zustände bieten Vorteile für quantentechnologische Anwendungen.
Dieser Artikel stellt Quantenanwendungen vor, die auf verschränkten Zuständen mit mehr als zwei Teilchen basieren. Dabei liegt der Fokus auf Graph-Zuständen. Diese lassen sich in allen physikalischen Systemen herstellen, in denen man einzelne Qubits manipulieren und verschränken kann. Beispiele sind Photonen, Atome, Ionen oder supraleitende Qubits. Wir konzentrieren uns auf photonische Systeme, da photonische Graph-Zustände Quantenkommunikation über weite Strecken, Quanteninternet oder -computing realisieren können.
Verschränkung spielt eine zentrale Rolle in den Quantentechnologien: In der Quantenkommunikation erlaubt sie es, geheime Schlüssel auszutauschen, im Quantencomputing sind verschränkende Gatteroperationen essenziell. Besonders deutlich zeigen sich die speziellen Eigenschaften der Quantenmechanik an verschränkten Zuständen mit zwei Teilchen [1]. Eine Messung an einem Teilchen kann den Zustand des Partnerteilchens instantan und unabhängig von der Entfernung verändern.
Aber auch die Verschränkung von mehr als zwei Teilchen wird durch die sich stetig entwickelnden Quantentechnologien immer wichtiger. Besonders die Herstellung sogenannter GraphZustände beschäftigt aktuell viele experimentelle Forschungsgruppen. Ein GraphZustand ist definiert durch einen mathematischen Graphen. Ein solcher besitzt Knoten und Kanten, welche die Quantenbits sowie deren Verschränkung darstellen. Das Quantenbit (kurz Qubit) ist die fundamentale Einheit der Quanteninformationsverarbeitung (...)
• 4/2022 • Seite 35 • DPG-MitgliederWas ist eine Computersimulation?
Wissenschaftsphilosophische Überlegungen zu einer wichtigen Methode der Physik
Ob es um Quarks, Biomoleküle oder Supernovae geht – bei ihren Untersuchungen stützt sich die heutige Physik oft auf die Computersimulation. Anfängliches Unbeha-gen über die Methode oder der flaue Gag, damit werde wissenschaftliches Vorgehen bloß simuliert, sind längst passé. Doch welchen Beitrag leistet die Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten?
Fortschritt in der Physik lässt sich nicht bloß an neuen Ergebnissen und Erkenntnissen festmachen, denn sie entwickelt sich auch methodisch weiter. Eine der spannendsten Neuerungen in dieser Hinsicht ist die Computersimulation (kurz: Simulation), die sich seit Mitte des 20. Jahrhunderts in immer mehr Teildisziplinen der Physik etabliert hat. Die Physiker Kurt Binder und Dieter W. Heermann sprechen in diesem Zusammenhang sogar von einer Revolution und behaupten, dass die Computersimulation die traditionelle Einteilung in experimentelle und theoretische Physik obsolet macht ([1], S. 1). In jedem Fall wirft die neue Methode Fragen auf: Was tun wir eigentlich, wenn wir eine Computersimulation laufen lassen? Welchen Beitrag leistet sie zur physikalischen Forschung? In welchem Verhältnis steht die Computersimulation zu anderen Methoden der Physik? Und wie glaubwürdig sind Simulationen?
Fragen wie diese beziehen sich nicht mehr auf die Objekte physikalischer Forschung, sondern machen die Physik selbst zum Thema. Sie laden damit zu einer wissenschaftsphilosophischen Diskussion über physikalische Methoden ein. In der Tat wird die Diskussion über die Simulation in der Wissenschaftsphilosophie seit zwei Jahrzehnten intensiv geführt, z. B. [2, 3]. Dies wurde erforderlich, weil die Methode in den bisherigen Charakterisierungen des wissenschaftlichen Vorgehens etwa durch Karl Popper, Thomas Kuhn oder auch die Bayesianische Erkenntnistheorie nicht vorkommt – zumindest nicht explizit. Hier möchte ich Einsichten aus der wissenschaftsphilosophischen Diskussion verwenden, um die oben genannten Fragen zu beantworten. Dabei geht es teilweise auch um eine Bewertung von Simulationen. Ich starte jedoch mit einer Analyse dessen, was unter der Bezeichnung „Simulation“ in der Praxis betrieben wird. (...)
Physik im Alltag
Menschen
Rezensionen
• 4/2022 • Seite 50 • DPG-Mitglieder
T. Wilhelm, H. Schecker und M. Hopf (Hrsg.): Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis
• 4/2022 • Seite 50 • DPG-Mitglieder
Michael Wiescher: Arthur E. Haas – The Hidden Pioneer of Quantum Mechanics. A Bio-graphy
DPG
• 4/2022 • Seite 52 • DPG-Mitglieder
Studentische Brücke zu Taiwan
Junge Physikerinnen und Physiker aus Taiwan haben seit wenigen Monaten Kontakt mit der jungen DPG.
4/2022 • Seite 52 • DPG-Mitglieder
Änderungen im Vorstand der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin e. V.
Tagungen
• 4/2022 • Seite 54 • DPG-Mitglieder
Molecular Physics and Physical Chemistry with Advanced Photon Sources
739. WE-Heraeus-Seminar
