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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Biophysik

Quantensimulator ergründet Pflanzenstoffwechsel

Von Stephan W. Eder | 12. Oktober 2017 | Ausgabe 41

Die hohe Wirksamkeit des Prozesses der Stoff- und Energieumwandlung, den die Pflanzen mithilfe des Lichts vollziehen, lässt sich mit klassischen physikalischen Theorien nicht vollständig verstehen. Forscher wie Jochen Braumüller vom Physikalischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nutzen daher Quantenmodelle.

 Die Wechselwirkung zwischen Licht und Stoff bei der Fotosynthese lässt sich als Interaktion der Photonen des Lichts mit den Atomen der Materie beschreiben.

Die hohe Effizienz dieses Mechanismus (fast 100 %) legt nahe, dass er den Regeln der Quantenphysik unterliegt; diese ließen sich, so das KIT, aber mit klassischen Computern und einfachen Bits nur schwer simulieren. Also nutzen die Forscher Quantensimulationen.

Braumüller und Forscher am Institut für Theoretische Festkörperphysik des KIT konnten so erstmals im Experiment zeigen, dass Quantensimulationen der Licht-Materie-Wechselwirkung als Basis der Fotosynthese funktionieren. Gemeinsam entwickelten sie einen der ersten funktionierenden Bausteine für einen Quantensimulator dieser Wechselwirkung. Ein Quantensimulator, so Braumüller, sei eine Vorstufe des Quantencomputers, könne aber nicht beliebige Berechnungen durchführen, sondern nur ein bestimmtes Problem lösen.

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