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Mit weltweit mehr als 100 Millionen Untersuchungen pro Jahr ist die Magnetresonanztomografie (MRT) das zweitwichtigste medizinische Bildgebungsverfahren nach dem Röntgen. Doch wer ein Implantat trägt, muss oftmals auf diese potenziell lebensrettende Diagnosemöglichkeit verzichten oder eine geringere Bildqualität in Kauf nehmen. Insbesondere aktive Implantate wie Herzschrittmacher und Neurostimulatoren können in Kombination mit einer MR-Untersuchung bei unvorsichtiger Anwendung zu gefährlichen Erwärmungen im Körper führen. In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde nun demonstriert, wie mit einer drahtlosen Kommunikation zwischen Implantat und Magnetresonanztomograf dieses Problem gelöst werden kann. Dies könnte Millionen von Patientinnen und Patienten helfen und die Arbeit des Krankenhauspersonals erheblich vereinfachen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Magnetic Resonance in Medicine veröffentlicht.

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Aufbau der optischen Uhr mit Strontium-Ionen

Optische Atomuhren gelten als die Atomuhren der Zukunft. Sie „ticken“ bereits, aber noch ist die Einheit Sekunde durch Cäsium-Atomuhren definiert. Bei ihnen werden Cäsium-Atome durch Mikrowellenstrahlung angeregt, die Atome oder Ionen bei optischen Uhren dagegen durch optische Strahlung. Die häufigeren Schwingungen pro Zeiteinheit von Licht im Vergleich zur Mikrowelle erlauben eine Bestimmung der Frequenz dieser Atomuhren mit weit höherer Genauigkeit. Forschenden der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es jetzt gelungen, einen entscheidenden Einflussfaktor auf diese Referenzfrequenz, die Temperatur der Umgebung, genau zu bestimmen. Das neue Verfahren beruht darauf, dass bereits kleinste Frequenzverschiebungen direkt mit der Temperatur korreliert sind. Dazu verglichen die Forscherinnen und Forscher zwei optische Atomuhren miteinander und konnten die Frequenz des Referenzübergangs von Strontium-Ionen mit dreifach höherer...

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Simulation der Elektronenflugbahnen

In nanostrukturierten Schaltungen können Elektronen sich mit hoher Geschwindigkeit auf ballistischen Flugbahnen bewegen. Die Manipulation beziehungsweise Kontrolle einzelner Ladungsträger stellt dabei eine große technologische Herausforderung dar. Mit einem neuen Halbleiter-Bauteil aus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es jetzt gelungen, die Flugbahnen zweier Elektronen so aufeinander abzustimmen, dass ein einzelnes Elektron selbst zur Untersuchung eines anderen dienen kann. Die Forschenden berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von Nature Nanotechnology. Gestützt werden ihre Ergebnisse durch Veröffentlichungen zweier weiterer unabhängiger Gruppen in derselben Ausgabe der Fachzeitschrift.

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Kann dunkle Materie mit Photonen wechselwirken und die Atomstruktur beeinflussen? Ein Fall für optische Atomuhren: Zwei verschiedene Typen von ihnen wurden an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs DQ-mat und des Exzellenzclusters QuantumFrontiers verglichen. Es ist die bisher genaueste Suche nach einer Wechselwirkung von ultraleichter dunkler Materie mit Photonen. Bestehende experimentelle Nachweisgrenzen für eine mögliche Kopplung wurden durch die Arbeit um mehr als eine Größenordnung verbessert – über einen weiten Bereich möglicher Massen der dunklen Materie-Teilchen. Deren Beschaffenheit und mögliche Wechselwirkungen konnten damit weiter eingegrenzt werden, auch wenn noch kein entsprechender Nachweis gelungen ist. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

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Die PTB ist an zwei neuen großen EU-Projekten zum Thema künstliche Intelligenz beteiligt. Beide tragen das Kürzel TEF im Namen, was für „Testing and Experimentation Facility“ steht. Das Projekt TEF-Health soll innovative Ansätze in KI und Robotik im Gesundheitswesen prüfen und diese schneller zur Marktreife bringen. Das Projekt TEFAI- MATTERS widmet sich mit demselben Ziel innovativen KI-basierten Ansätzen in Robotik und Sensorik im Fertigungsbereich, etwa in der Produktion. Die Projekte sind Teil des Programms „Digital Europe“ und werden mit je 60 Millionen Euro gefördert. Ziel ist es, Qualitätsstandards für vernetzte Daten und KI auf messbare Größen zurückzuführen und so das Vertrauen in KI-Systeme zu stärken. (Ansprechpartner für TEF-Health: Daniel Schwabe, 030 3481-7802, daniel.schwabe@ptb.de, Ansprechpartner für TEF-AI-MATTERS: Harald Bosse, 0531 592-5010, Opens local program for sending emailharald.bosse(at)ptb.de)

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Um das enorme Potenzial der Quantentechnologien in die Praxis umzusetzen, braucht es Fachkräfte. Gerade für den Transfer vom Labor in die Industrie und die Produktentwicklung fehlen qualifiziertes Personal und eine zentrale Anlaufstelle für ihre Fortbildung. Daher ist das Verbundprojekt „Quantum Technology Courses for Industry“ (QTIndu) gestartet. Unter Beteiligung der TU Braunschweig, des Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) und der PTB entsteht bei QTIndu ein europaweites Netzwerk für Quantentechnologie-Fortbildung. (Ansprechpartner: Oliver Bodensiek, 0531 592-9454, Opens local program for sending emailoliver.bodensiek(at)ptb.de)

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Die Quantenkommunikation verspricht eine abhörsichere Übertragung von Informationen. Die quantenbasierte Schlüsselverteilung ist dabei weit erforscht und inzwischen reif für die Anwendung. Im Innovationshub für Quantenkommunikation fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 36 Einrichtungen, um Forschungsinstitute und Unternehmen zu vernetzen. Das begleitende Schirmprojekt (SQuaD) wird von der PTB in engem Schulterschluss mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) koordiniert. Es bringt Akteure aus Forschung und Industrie zusammen und erweitert Testumgebungen für die Quantenkommunikationstechnologie. (Ansprechpartner: Nicolas Spethmann, 0531 592-2009, Opens local program for sending emailnicolas.spethmann(at)ptb.de)

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Auszeichnungen

Uwe Arz

Der Wissenschaftler im Fachbereich 2.2 Hochfrequenz und Felder wurde bei der 100. ARFTG-Konferenz Ende Januar zum ARFTG Life Member ernannt. Die ARFTG (Automatic RF Techniques Group) fördert als Non-Profit- Organisation seit 1972 Forschung zu allen Themen der Hochfrequenz-Messtechnik, insbesondere der Netzwerkanalyse.

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Auszeichnungen

Uwe Arz

Der Wissenschaftler im Fachbereich 2.2 Hochfrequenz und Felder wurde bei der 100. ARFTG-Konferenz Ende Januar zum ARFTG Life Member ernannt. Die ARFTG (Automatic RF Techniques Group) fördert als Non-Profit- Organisation seit 1972 Forschung zu allen Themen der Hochfrequenz-Messtechnik, insbesondere der Netzwerkanalyse.

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