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Der Quantum-Funkempfänger nimmt die schwächsten Signale auf

24.03.2019

Schwache Funksignale sind nicht nur ein Problem für Menschen, die versuchen, ihren Lieblingsradiosender einzustellen, sie beeinträchtigen auch Magnetresonanztomographie-Technologien, die in der Medizin verwendet werden, Radioteleskope, die in die Tiefen des Universums blicken, und vieles mehr. In all diesen Fällen ist es nach einiger Zeit unmöglich, sich auf einen anderen Radiosender einzustellen, da bei der ersten Option daher spezielle Verstärker verwendet werden, um schwache Signale zu verstärken, deren Fähigkeiten durch die Größe von begrenzt sind ihr eigenes Rauschen und die diese Geräusche sowie ein Nutzsignal verstärken. Aber vor kurzem haben Forscher der Technischen Universität Delft in den Niederlanden einen neuen Typ von Funkempfänger entwickelt, der die Gesetze der Quantenmechanik nutzt. Neben der praktischen Anwendung dieses Empfängers zum Empfang schwächster Signale können die darin verwendeten Prinzipien Aufschluss über die Wechselwirkungen zwischen Quantenmechanik und Gravitationskräften geben.

Einer der Grundsätze der Quantenmechanik, der in dem neuen Empfänger zum Einsatz kommt, ist, dass Energie in winzigen festen „Dosen“, den sogenannten Quanten, übertragen werden kann. „Stellen Sie sich vor, Sie schaukeln ein Kind auf einer Schaukel“, sagt Mario Gely, leitender Forscher drücken, dass die Quantenmechanik etwas anderes sagt - ich kann die Energie des Kindes nur um jeweils einen "Quantenschritt" erhöhen, die Übertragung von Energie auf ihn in Höhe eines halben Quants oder eines anderen Bruchteils ist grundsätzlich unmöglich.

Im wirklichen Leben sind diese Quanten-"Energiedosen" so gering, dass sie bei einem Kind auf einer Schaukel keine spürbare Wirkung haben. Und bis vor kurzem galt eine solche Aussage in Bezug auf Funkwellen als wahr. Ein neuer Empfänger kann jedoch diese winzigen Energiepartikel in Hochfrequenzsignalen „fühlen“, wodurch er Radiowellen auf Quantenebene empfangen kann.

Der neue Empfänger weist einige ungewöhnliche Effekte im Zusammenhang mit der Quantenmechanik und Konzepten wie Masse und Schwerkraft auf. Die Theorie des Quantenmagnetismus wurde vor fast 100 Jahren entwickelt, aber Physiker sind immer noch verwirrt über das Problem, Quantenmechanik und das Konzept der Gravitation zu kombinieren.

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Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Wasser ist eine Quelle von Terahertz-Strahlung 25.09.2017

Es ist bekannt, dass Wasser elektromagnetische Wellen im Terahertz-Bereich stark absorbiert, weshalb es lange Zeit als unwahrscheinlich galt, dass flüssiges Wasser als Quelle von Terahertz-Wellen fungieren könnte. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat jedoch gezeigt, dass eine dünne Wasserschicht von nicht mehr als 200 Mikrometern Dicke, die mit ultrakurzen Laserlichtpulsen bestrahlt wird, in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung im Terahertz-Bereich auszusenden. Und eine solche Quelle von Terahertz-Wellen kann in Zukunft in drahtlosen Kommunikationstechnologien, industrieller Qualitätskontrolle und Aufnahmen mit hoher Auflösung und der Fähigkeit, tief in das zu filmende Objekt einzudringen, verwendet werden.

In ihren Experimenten fokussierten die Wissenschaftler das Licht eines Femtosekundenlasers, eines Lasers, dessen Pulsdauer in Femtosekunden (10^-12 Sekunden) gemessen wird, auf die Oberfläche einer dünnen Wasserschicht. Die Energie dieses Pulses führt zur Bildung einer Plasmawolke, bestehend aus Ionen und freien Elektronen, am Fokussierpunkt des Strahls. Ein Teil der Energie des Laserpulses wird für die zusätzliche Anregung von Ionen und Elektronen aufgewendet, die beginnen, Wellen im Terahertz-Bereich auszusenden.

Weitere Studien haben gezeigt, dass die mit Wasser gewonnene Terahertz-Strahlung einige Merkmale in Bezug auf die mit anderen Methoden gewonnene Strahlung aufweist. Im Fall von Wasser führt eine Verlängerung der Dauer des Laserpulses zu einer Zunahme der Anzahl und Energie der Terahertz-Wellen, während andere Methoden eine Verringerung der Dauer und eine Erhöhung der Energie des Pulses erfordern, um den gleichen Effekt zu erzielen . Zweitens hängt die Energie und Menge der Terahertz-Strahlung von der Polarisation des Lichts und dem Einfallswinkel des Laserlichtstrahls auf die Oberfläche des Wasserfilms ab.

Die von Wissenschaftlern erzielten Ergebnisse können noch nicht aus der Sicht physikalischer Gesetze und Mechanismen erklärt werden, die Wissenschaftlern bekannt sind, die an den Entstehungsprozessen von Terahertz-Strahlung beteiligt sind. Daher ist es noch sehr früh, über die Möglichkeit einer praktischen Anwendung von Wasser als Strahlungsquelle zu sprechen. Wissenschaftler erhoffen sich von der weiteren Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Laserlicht und Wasser ein Verständnis der ablaufenden Prozesse, auf deren Basis neue Terahertz-Technologien entwickelt werden können.

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