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Erstes Qubit aus Antimaterie | heise online
Qubits sind die Grundbausteine von Quantencomputern. Sie können aus verschiedensten Materialien gefertigt werden, wie Atomen, Licht oder winzigen Schaltkreisen. Ein internationales Forschungsteam demonstrierte nun eine unkonventionelle Methode: Es erzeugte ein Qubit aus Antimaterie. Dieses besteht aus einem einzelnen Antiproton. Es gelang den Forschenden, den Spin des Antiteilchens fast eine Minute lang kontrolliert hin- und herpendeln zu lassen.
Das Team besteht aus Wissenschaftlern der BASE-Kollaboration am europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf, darunter Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Leibniz-Universität Hannover. Die Ergebnisse erschienen im Fachmagazin Nature.
Materie und Antimaterie
Antimaterie besteht aus Antiteilchen. Ein Teilchen und sein zugehöriges Antiteilchen haben die gleichen Eigenschaften, sind jedoch gegensätzlich geladen. Bekanntestes Beispiel ist das Positron, das Antiteilchen des Elektrons, das positiv statt negativ geladen ist. Treffen Teilchen und Antiteilchen aufeinander, zerstören sie sich gegenseitig. Die in den Teilchen und Antiteilchen steckende Energie wird dabei in Form von Energie oder leichteren Teilchen frei. Physiker nennen diesen Prozess Annihilation.

Die Antiprotonen fängt das BASE-Team in einer speziellen Falle, die Barbara Maria Latacz, Wissenschaftlerin am CERN und Erstautorin der Studie, hier justiert.
(Bild: CERN)
Antiteilchen entstehen ganz natürlich, etwa beim radioaktiven Zerfall, durch kosmische Strahlung oder zufällig aufgrund von Fluktuationen im Vakuum. Ein Antiteilchen lässt sich jedoch auch künstlich in energiereichen Teilchenbeschleunigern erzeugen. Kombiniert man mehrere Antiteilchen entsteht Antimaterie, genauso wie herkömmliche Materie aus gewöhnlichen Elementarteilchen besteht. Ein Antiproton und ein Positron bilden dabei zum Beispiel ein Antiwasserstoff-Atom.
Kontrolle von Antimaterie
Das Forschungsteam erzeugte zuerst ein Antiproton in der sogenannten Antimateriefabrik (AMF) des CERN. Dieses speicherte es mithilfe von elektromagnetischen Feldern in einer Falle. Wie ein Proton besitzt das Antiproton eine quantenmechanische Eigenschaft namens Spin, die man sich vereinfacht als Drehung des Teilchens um die eigene Achse vorstellen kann. Der Spin kann wie eine Kompassnadel in zwei verschiedene Richtungen zeigen und gezielt umgeklappt werden – eine Eigenschaft, die sowohl in der Quantensensorik als auch im Quantencomputing ausgenutzt wird.
Den Forschern gelang es erstmals, einen Spinübergang eines einzelnen freien Kernspins eines Antiprotons zu steuern und zu beobachten. Die dabei verwendete Methode heißt kohärente Spin-Quantenübergangsspektroskopie. BASE-Sprecher Stefan Ulmer von der HHU vergleicht diesen Prozess mit einer Kinderschaukel: „Wird sie mit der richtigen Frequenz angestoßen, schwingt sie rhythmisch hin und her. In unserem Fall ist die Schaukel der Spin eines einzelnen Antiprotons, den wir mithilfe elektromagnetischer Felder gezielt in Schwingung versetzen.“ Diese Schwingung hielten sie für 50 Sekunden aufrecht.
Das Rätsel der Antimaterie
Ein Antimaterie-Quantencomputer, wie er sich beim Gedanken an Qubits aufdrängt, ist jedoch nicht das Ziel der Forschungsgruppe. Vielmehr ermöglicht die präzise Kontrolle einzelner Antiteilchen, fundamentale Naturgesetze zu überprüfen. In früheren Arbeiten zeigte das BASE-Team, dass die magnetischen Momente von Protonen und Antiprotonen bis auf wenige Milliardstel Teile identisch sind. Die Frage ist, ob es doch einen Unterschied gibt. Winzigste Abweichungen würden die sogenannte CPT-Symmetrie verletzen. Diese fordert, dass sich Materie und Antimaterie – abgesehen von ihren entgegengesetzten Ladungen – exakt gleich verhalten.
Demnach müssten Materie und Antimaterie im Universum aber gleich häufig auftreten. Tatsächlich herrscht aber eine enorme Asymmetrie: Das Universum besteht fast ausschließlich aus Materie. Dies ist eines der großen Rätsel der modernen Physik. Ulmer betont, dass ihr System künftig deutlich präzisere Tests grundlegender physikalischer Symmetrien ermöglichen würde.
Im Vergleich zu früheren Experimenten verbesserte das Team seinen Aufbau und unterdrückte so Prozesse, die den empfindlichen Zustand des Antiprotons stören. „Diese Arbeit eröffnet uns die Möglichkeit, das gesamte Spektrum kohärenter spektroskopischer Verfahren erstmals auf einzelne Teilchen aus Antimaterie anzuwenden“, sagt Ulmer. „Wir erwarten, das magnetische Moment des Antiprotons künftig mit einer zehnfach und langfristig mit einer bis zu hundertfach höheren Genauigkeit bestimmen zu können.“
In einem nächsten Schritt sollen Antiprotonen innerhalb transportabler Fallen in besonders präparierte Präzisionslabore gebracht werden. Dort sollen die Teilchen bis zu zehnmal länger stabil bleiben, was eine höhere Messgenauigkeit ermöglichen könnte.
(spa)
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Ende der Krise? Die Niederlande würden Kontrolle über Nexperia wieder abgeben
Die niederländische Regierung ist bereit, die Kontrolle über Nexperia aufzugeben, wenn China seinerseits die Ausfuhr von Nexperia-Produkten wie Chips wieder zulässt. Das berichtet die Nachrichtenagentur Bloomberg unter Berufung auf anonyme, eingeweihte Personen. Das könnte eine Lösung des Konflikts einleiten, der vor allem die Autoindustrie vor massive Probleme gestellt hat. Grundlage der jetzt möglichen Streitbeilegung ist demnach die jüngste Einigung im Handelsstreit zwischen China und den USA. Laut der niederländischen Regierung wurden Den Haag und die EU-Kommission in der Folge darüber informiert, dass die Volksrepublik ein Exportverbot für die Nexperia-Produkte aufheben will.
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Lösung in Sicht?
Die Probleme bei dem Chiphersteller haben damit begonnen, dass die niederländische Regierung die Kontrolle über die von einer chinesischen Konzernmutter geführte Firma mit Sitz in Nijmegen übernommen hatte. Mit der Anwendung eines selten genutzten Gesetzes sollte die Abwanderung von technologischem Wissen und geistigem Eigentum nach China verhindert werden. Die Volksrepublik reagierte scharf und stoppte die Ausfuhr von Nexperia-Produtken aus China, die unter anderem in der Autoindustrie nicht so schnell zu ersetzen sind. Bei VW schienen zwischenzeitlich Produktionsstopps nötig, beim Autozulieferer ZF droht Kurzarbeit. Das könnte nun offenbar verhindert werden.
Erst am Donnerstag hat der niederländische Wirtschaftsminister Vincent Karremans öffentlich gemacht, dass sein Land von China und den USA über die Einigung informiert wurde. Seine Regierung gehe derzeit davon aus, dass der Nachschub an den dringend benötigten Halbleitern Europa und die Welt „in den kommenden Tagen“ erreicht. Man werde das genau beobachten und die nötigen Schritte unternehmen. Im Gegenzug will Den Haag dann offenbar die Verfügung aufheben, mit der die Kontrolle über die niederländische Sparte von Nexperia übernommen wurde. Öffentlich bestätigt hat die Regierung das aber bislang nicht. Laut Bloomberg müssten dann aber noch finanzielle Fragen geklärt werden.
(mho)
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Rechenzentren-Boom: Großbritannien steht vor Stromanschluss-Problemen
Großbritanniens Stromnetz droht zum Flaschenhals für den digitalen Ausbau zu werden: Tech-Konzerne überfluten die Netzbetreiber aktuell mit Anträgen für Rechenzentren-Anschlüsse, doch viele davon sind offenbar reine Spekulation. Die Netzregulierungsbehörde Ofgem spricht von einer Verdreifachung der Anfragen in nur sieben Monaten. Alleine im Juni 2025 wurden Netzanschlussanfragen für 125 Gigawatt gestellt. Zum Vergleich: Im November 2024 waren es noch 41 GW.
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Rechenzentren machen dabei nach Angaben der US-Finanznachrichtenagentur Bloomberg mehr als die Hälfte der Anfragen aus. 125 GW entspricht laut Ofgem mehr als dem Doppelten des aktuellen britischen Spitzenbedarfs. Der Netzbetreiber National Grid plant laut Bloomberg, 19 GW neue Kapazität in 5 Jahren anzuschließen – etwa ein Drittel des derzeitigen Spitzenbedarfs.
Ungünstiger Zeitpunkt für Nachfrageboom
Ein einzelnes Rechenzentrum mit 100 Megawatt Leistung verbraucht laut Aurora Energy Research so viel Strom wie 260.000 Haushalte. Hinzu kommt, dass der Strombedarf konstant rund um die Uhr anfällt und die Last im Bedarfsfall nicht einfach abgeworfen werden kann. Der Boom der Rechenzentren kommt überdies in einer Zeit, in der ohnehin große Elektrifizierungsaufgaben anstehen, etwa durch die Umstellung des Heizens auf Wärmepumpen, im Bereich E-Mobilität und in der Industrie. Die Zahl der aktuellen Anfragen übersteigt laut Ofgem selbst die ambitioniertesten Nachfrageprognosen.
Netzbetreiber haben es zudem mit vielen spekulativen Anträgen zu tun, die die Warteschlange verstopfen. Strategisch wichtige Projekte, die einen echten Nutzen für Verbraucher bringen, könnten dadurch aufgeschoben werden. Ofgem und die Netzbetreiber wollen deshalb erst einmal die Anfragen filtern: Antragsteller sollen erstmal nachweisen, dass ihre Projekte echt und umsetzungsbereit sind, bevor diese weiterbearbeitet werden. Auch von der Einführung einer neuen Fortschrittsgebühr ist die Rede.
Sorge vor Abwanderung von Projekten
Gleichzeitig strebt Ofgem aber auch an, dass Anschlüsse schneller realisiert werden. Andernfalls drohten lange Wartezeiten zum Hemmnis für das Wirtschaftswachstum zu werden. Antragsteller könnten dann vielleicht Großbritannien den Rücken kehren und ihre Projekte in anderen Ländern realisieren.
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(mki)
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iX-Workshop: Active Directory Hardening – Vom Audit zur sicheren Umgebung
Das Active Directory ist das Herzstück vieler Unternehmensnetzwerke und stellt daher ein attraktives Ziel für Cyberangriffe dar.
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In dem Workshop Active Directory Hardening: Vom Audit zur sicheren Umgebung erwerben Sie umfangreiches Wissen und praktische Fähigkeiten zur Absicherung Ihres Active Directory. Sie lernen, Sicherheitsrisiken zu erkennen, Fehlkonfigurationen zu beheben und Angriffe zu identifizieren und abzuwehren. Hierzu gehören der sichere Umgang mit Authentifizierungsprotokollen sowie die Implementierung von Schutzmaßnahmen wie AppLocker und der Local Administrator Password Solution (LAPS). Zudem kommen Audit-Tools wie PingCastle sowie offensive Werkzeuge wie PowerView und Bloodhound zum Einsatz.
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Dezember 15.12. – 17.12.2025 |
Online-Workshop, 09:00 – 17:00 Uhr 10 % Frühbucher-Rabatt bis zum 16. Nov. 2025 |
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Februar 11.02. – 13.02.2026 |
Online-Workshop, 09:00 – 17:00 Uhr 10 % Frühbucher-Rabatt bis zum 14. Jan. 2026 |
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Mai 26.05. – 28.05.2026 |
Online-Workshop, 09:00 – 17:00 Uhr 10 % Frühbucher-Rabatt bis zum 28. Apr. 2026 |
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August 19.08. – 21.08.2026 |
Online-Workshop, 09:00 – 17:00 Uhr 10 % Frühbucher-Rabatt bis zum 21. Jul. 2026 |
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November 04.11. – 06.11.2026 |
Online-Workshop, 09:00 – 17:00 Uhr 10 % Frühbucher-Rabatt bis zum 07. Okt. 2026 |
Härtung in einer Laborumgebung anwenden
Der Workshop beinhaltet zahlreiche technische Hands-on-Übungen, in denen Sie praxisnah in einer bereitgestellten Übungsumgebung verschiedene Fehlkonfigurationen und Schwachstellen in einem Active Directory selbst auditieren und anschließend entsprechende Schutzmaßnahmen implementieren. Dazu gehören der Umgang mit Authentifizierungsprotokollen, das Erkennen und Schließen von Sicherheitslücken sowie der Einsatz von Tools zur Überprüfung von Einstellungen und die Implementierung von Schutzmaßnahmen wie AppLocker, LAPS und dem Least-Privilege-Prinzip.
Dieser Online-Workshop richtet sich an Administratoren, die sich intensiver mit Angriffen beschäftigen und Ihr On-Premise-Active-Directory härten wollen. In einer kleinen Gruppe von maximal 10 Teilnehmern haben Sie ausreichend Gelegenheit für intensiven Austausch mit dem Trainer und den anderen Teilnehmenden.
Der Workshop wird von Thomas Kudlacek, Cyber-Security-Spezialist bei Oneconsult AG geleitet – einem erfahrenen Experten im Bereich Cyber Security und Ethical Hacking.

(ilk)
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