Nobelpreis-Woche / Redox-Flow-Batterien / KI und Proteine
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Liebe Leserinnen & Leser,
es gibt diese seltenen Momente, in denen Physik plötzlich ganz greifbar wird – und nicht nur in Formeln oder Theorien existiert. Der diesjährige Physik-Nobelpreis gehört zu solchen Momenten: Ausgezeichnet wurden drei Forscher, die gezeigt haben, wie sich die bizarren Gesetze der Quantenwelt zähmen und technisch nutzbar machen lassen. Ihre Arbeiten an supraleitenden Schaltkreisen bilden die Grundlage für entsprechende Quantenchips, wie sie heute bei Google oder IBM im Einsatz sind. Das große Thema der Woche.
Außerdem im Weekly Briefing: Wie ein US-Startup auf eine neue Generation Redox-Flow-Batterien setzt. Und: Studie zeigt, wie KI-generierte Proteine Kontrollsysteme umgehen. | | | |
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Drei Physiker erhalten den Nobelpreis für supraleitende Quantenchips | | | |
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John Clarke, Michel H. Devoret und John M. Martinis von der University of California in Berkeley und Santa Barbara. (Grafik: Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach)
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And the winner is… der makroskopische quantenmechanische Tunneleffekt! Ja, es ist wieder Nobelpreiswoche und damit die beste Gelegenheit, richtig tief in Grundlagenforschung einzutauchen. Wir helfen dabei und erklären, was es mit den Preisträgern in der Physik auf sich hat.
Wer gewonnen hat:
John Clarke, Michel Devoret und John Martinis heißen die drei Herren. Sie haben die Grundlage für eine der spannendsten Zukunftstechnologien gelegt: Quantencomputern.
Worum es geht:
Konkret geht es um den „Tunneleffekt“. So wird die Fähigkeit von Quantenobjekten genannt, scheinbar durch Wände zu gehen. Sie verhalten sich nämlich sowohl als Teilchen wie als Welle und können damit eigentlich unüberwindliche Hindernisse durchdringen. Das lässt sich vor allem bei Supraleitern sehen, also Stoffen, die unterhalb einer kritischen Temperatur jeglichen elektrischen Widerstand verlieren. Dort reagieren Elektronen auf besondere Art und Weise.
Was sie entdeckt haben:
Bereits vor rund 40 Jahren haben die heutigen Preisträger herausgefunden, dass man mit Supraleitern sogenannte Quanten-Oszillatoren erzeugen kann, vereinfacht gesagt Schaltkreise, in denen sowohl Strom fließt als auch kein Strom fließt – Schrödingers Katze winkt mit der Pfote.
Was das mit Quantencomputern zu tun hat:
Genau diesen Effekt machen sich supraleitende Quantenchips zunutze, wie sie heute beispielsweise bei Google, wo John Martinis und Michel Devoret später beschäftigt waren, IBM und Fujitsu entwickelt werden. Sie bilden die Grundlage von Quantencomputern, denen großes Potenzial nachgesagt wird, auch wenn sie noch keine praktisch relevanten Probleme lösen können.
Hier gibt es mehr Hintergründe über die Grundlagen von Quantenchips.
Hier findet ihr zusätzlich unsere Texte zum Medizin-Nobelpreis und zum Chemie-Nobelpreis. | | | |
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Kleiner, billiger, umweltfreundlicher: US-Startup setzt auf eine neue Generation Redox-Flow-Batterien
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Die Frage, wie sich Strom aus erneuerbaren Energien künftig effizient speichern lässt, ist sicherlich eine der wichtigsten Fragen der Energiewende. An Ideen mangelt es jedenfalls nicht. Eine interessante Lösung sind sogenannte Redox-Flow-Batterien.
Worum es geht:
Bei diesen Batterien handelt es sich um stationäre Stromspeicher, bei denen die Batterieflüssigkeiten für die Reaktionen an Plus- und Minuspol in getrennten externen Tanks lagern. Der Vorteil: Das ist problemlos skalierbar. Der Nachteil: Bislang kommen dafür teure und giftige Vanadium-Verbindungen zum Einsatz.
Was neu ist:
Ein US-Startup will nun eine Variante mit Zink-Polyiodid auf den Markt bringen. Diese soll umweltfreundlicher und kostengünstiger sein. Die ersten Speicher sollen eine Kapazität von bis zu 1.600 Kilowattstunden haben und bis zu 30 Jahre lang halten. Auch in Deutschland wird an Redox-Flow-Batterien mit Zinkiodid geforscht – um „mittelfristig eine Lücke im Bereich kleiner bis mittelgroßer Netzspeicher“ zu schließen, wie uns ein Experte sagt.
Was hinter den neuartigen Batterien steckt, erklären wir hier. | | | |
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Potenzielle Bedrohung übersehen: Studie zeigt, wie KI-generierte Proteine Kontrollsysteme umgehen
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Die Sorge, mithilfe von künstlicher Intelligenz könnten neuartige Biowaffen entdeckt werden, gibt es schon länger. Selbst die Betreiber der Modelle sehen das als ein mögliches Szenario, das es zu verhindern gilt. Forscher:innen von Microsoft ist das nun aber dennoch gelungen, wenn auch auf Umwegen. Und natürlich nur digital, also theoretisch.
Worum es geht:
Spezielle KI-Algorithmen für Protein-Design können sowohl nützliche als auch schädliche Moleküle finden. Um diese herzustellen, benötigt man DNA-Sequenzen von kommerziellen Anbietern. Die nutzen wiederum spezielle Kontrollsysteme, um eingehende Bestellungen mit bekannten Toxinen oder Krankheitserregern zu vergleichen und bei Bedarf Alarm zu schlagen.
Was das bedeutet:
Das Team von Microsoft hat gezeigt, dass ihr Algorithmus in der Lage war, die Toxine mithilfe von KI so anzupassen, dass sie durch das Netz der Screening-Software fielen, aber dennoch weiterhin tödlich waren. Sie konnten also die bestehenden Schutzmechanismen aushebeln. Sowohl die Hersteller der DNA-Sequenzen als auch die US-Regierung wurden vorab informiert. Die Sorgen dürften damit aber sicherlich nicht weniger werden.
Mehr Details über die Studie haben wir hier zusammengefasst. | | | |
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Funny Things aus dem Netz...
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Kleine Ablenkung vom Alltag gefällig? Das ging diese Woche durchs Internet, präsentiert von Social-Media-Managerin Aylin:
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| + | Ich liebe es ja, wenn Zugbegleiter:innen schlechte Nachrichten mit Ehrlichkeit und Witz vortragen. (Instagram) |
| + | Musikgenres sind manchmal ziemlich verwirrend und diese Webseite macht es nicht unbedingt besser – aber immerhin interessant. (everynoise.com) |
| + | Wer braucht schon Webseiten, wenn man Snake auch einfach in der Adressleiste des Browsers spielen kann? (Achtung, schwer!) (demian.ferrei.ro) |
| + | Der orangene Kater „Fizz“ ist Kater des Jahres im Vereinigten Königreich. (BBC) |
| + | Warum haben Windkraftanlagen eigentlich meistens drei Rotorblätter? (YouTube) | | | | |
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Die Must-Reads der Woche
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Artikel, die Du vielleicht verpasst hast, sich aber lohnen, findet TR-Redakteurin Jenny:
+ Virtuelle Realität: Mit einer solchen Reaktion haben die Veranstalter der Comic Con in L.A. sicher nicht gerechnet. (Ars Technica)
+ Mikrobiologie: Ich muss direkt schon an geschmückte Weihnachtsbäume denken. (Scinexx)
+ Mobilität: Ferrari stellt die Technologie für sein erstes Elektroauto vor. (Reuters)
+ Digital Detox: Eine Stadt in Japan wagt einen großen Versuch: ein Limit für eine zweistündige Smartphone-Nutzung. (Guardian)
+ Audio: Ihr hattet früher doch bestimmt auch die ein oder andere Kassette des Europa-Labels im Regal? (Rolling Stone) | | | |
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