Ein-Atom-Bit bildet kleinsten Speicher der Welt

Bildlegende: Mittels eines Rastertunnelmikroskops werden einzelne Holmiumatome auf einer Platinoberfläche sichtbar (Bild: KIT/T. Miyamachi)


    Ein Atom ist ein Bit: Nach diesem Bauprinzip würde man die magnetischen Datenspeicher der Zukunft gerne aufbauen. Heutzutage braucht man einen Verbund von mehreren Millionen Atomen, damit ein magnetisches Bit so stabil ist, dass Festplattendaten über Jahre sicher sind. Nun konnten Forscher des KIT einen grossen Schritt in Richtung Ein-Atom-Bit machen: Sie haben ein einzelnes Atom auf einer Oberfläche so fixiert, dass der magnetische Spin über 10 Minuten stabil blieb, wie sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature berichten. (DOI 10.1038/nature12759)

    „Ein einzelnes Atom, fixiert auf einer Unterlage, ist meist so empfindlich, dass es nur Bruchteile einer Mikrosekunde (200 Nanosekunden) seine magnetische Ausrichtung beibehält“, erklärt Wulf Wulfhekel vom Karlsruher Institut für Technologie. „Dies öffnet nicht nur das Tor zu dichteren Computerspeichern, sondern könnte auch für den Aufbau von Quantencomputern einen Grundstein legen“, so Wulfhekel. Quantencomputer basieren auf den quantenphysikalischen Eigenschaften von atomaren Systemen und könnten zumindest in der Theorie einen exponentiellen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber klassischen Computern besitzen.


    In dem aktuellen Experiment setzten die Forscher ein einzelnes Holmium- Atom auf eine Platinunterlage. Bei Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt, bei circa 1 Grad Kelvin, vermassen sie die magnetische Ausrichtung des Atoms mittels der feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Der magnetische Spin sprang erst nach circa zehn Minuten um. „Das System hält seinen einmal eingestellten magnetischen Spin somit rund eine Milliarde mal länger als vergleichbare atomare Systeme“, so Wulfhekel. Für das Experiment wurde ein neuartiges Rastertunnelmikroskop des KIT genutzt. Dank einer speziellen Kühlung für den Temperaturbereich nahe dem absoluten Nullpunkt ist es vibrationsarm und erlaubt lange Messzeiten.

    Um die Spin-Umklapp-Zeiten zu verlängern, wurde der störenden Einfluss der Umgebung für das Atom ausgeblendet. Normalerweise stossen die Elektronen der Unterlage und des Atoms  rege quantenmechanisch miteinander und destabilisieren den Spin des Atoms in Mikrosekunden oder schneller aus dem Grundzustand. Im Fall von Holmium und Platin bei tiefen Temperaturen werden störende Wechselwirkungen durch die Symmetrieeigenschaften des vorliegenden Quantensystems ausgeschaltet. Mittels externer Magnetfelder liessen sich der Spin des Holmiums aber noch einstellen und so Informationen schreiben. Damit wären die Grundlagen für die Entwicklung kompakter Datenspeicher oder Quantencomputer gelegt.

Turbulenter Energiemarkt

Der Rückblick auf den diesjährigen Weltenergiekongress zeigt eine paradoxe Situation auf: Schon lange nicht mehr war Energie auf dem Weltmarkt so billig obwohl der Energiehunger weiter an steigt. Die Endlichkeit der fossilen Energieträger ist ebenso wenig ein Thema wie die CO 2 - Emissionen. Dies zeigten Leader der Schweizer Energiebranche an Veranstaltungen des Schweizerischen Energierats
an der ETH in Lausanne und in Zürich auf. Die Fachleute erwarten dennoch, dass der Energiepreis früher oder später wegen den Förderkosten wieder steigen wird und die Energieeffizienz eine hohe Priorität behält.
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Smartphones sind trotz Apps und Zubehör kein Ersatz für Wanderkarte oder Tourenbuch

   Eine ständig wachsende Zahl an Apps und reichlich Zubehör sollen Smartphones auch für Wander-Fans, Mountainbiker und andere Outdoor-Enthusiasten zum unverzichtbaren Begleiter machen. Zwar gehört ein Mobiltelefon gerade in entlegenen Gegenden zur Standardausrüstung für Notfälle. Als Ersatz für die gedruckte Karte, den detaillierten Tourenführer oder das GPS-Navigationsgerät kommen Smartphones jedoch nicht in Betracht. Zu diesem Urteil kam das Magazin "iPhoneWelt"das spezielle Outdoor-Apps und Smartphone-Zubehör für Mountainbiker getestet hat. Das Fazit: Zur groben Orientierung vorab oder zwischendurch können die Apps durchaus nützlich sein. Gerade auf längeren Touren jedoch ist das Smartphone allein schon durch die sehr begrenzte Akkulaufzeit beim dauerhaften GPS-Tracking am besten im Rucksack aufgehoben. Beim Radfahren kann das Gerät am Lenker speziell auf schmalen, unbefestigten Wegen zudem das Blickfeld oder die Konzentration des Fahrers gefährlich beeinträchtigen.

    Für Wanderer und Radfahrer gibt es bereits zahlreiche Websites mit ausführlichen Routenvorschlägen inklusive wichtiger Informationen und nützlicher Tipps. Allerdings fehlt es derzeit noch an geeigneten Apps, mit denen sich diese Informationen zuverlässig und vor allem vollständig auf das Smartphone importieren lassen. So übernehmen die meisten Apps nur den reinen Streckenverlauf, nicht jedoch dazugehörige Beschreibungen oder lohnende Anknüpfungspunkte an andere Touren. Zudem ist laut "iPhoneWelt" der Import von Routen abseits befestigter Wege je nach System teils sehr umständlich, und dazugehörige Umgebungskarten müssen oft separat heruntergeladen werden, damit sie auch offline verfügbar sind. Im Unterschied zum klassischen Tourenbuch fehlt den meisten Apps ausserdem eine einheitliche Beschreibung des Anforderungsprofils von Strecken, da diese meist von einzelnen Usern erstellt und subjektiv bewertet wurden.

    Beim Smartphone-Einsatz auf dem Fahrrad ist auch das Thema Befestigung eine wichtige Frage. Im Gegensatz zu Fahrrad-Computern oder GPS-Geräten für den Outdoor-Einsatz sind Smartphones weder sturz- noch wasserfest. Eine robuste Lenkerhalterung und eine möglichst wasserdichte Abdeckung sind daher Pflicht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass die Lenkerklemmung mittig hinter dem Smartphone sitzt und dieses möglichst dicht am Lenker befestigt wird. Laut "iPhoneWelt" sind jedoch selbst die stabilsten Smartphone-Halterungen kaum in der Lage, das Gerät bei ruppigerer Fahrt auf Dauer in Position zu halten.

Ein-Atom-Bit bildet kleinsten Speicher der Welt

    Ein Atom ist ein Bit: Nach diesem Bauprinzip würde man die magnetischen Datenspeicher der Zukunft gerne aufbauen. Heutzutage braucht man einen Verbund von mehreren Millionen Atomen, damit ein magnetisches Bit so stabil ist, dass Festplattendaten über Jahre sicher sind. Nun konnten Forscher des KIT einen grossen Schritt in Richtung Ein-Atom-Bit machen: Sie haben ein einzelnes Atom auf einer Oberfläche so fixiert, dass der magnetische Spin über 10 Minuten stabil blieb, wie sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature berichten. (DOI 10.1038/nature12759)


    „Ein einzelnes Atom, fixiert auf einer Unterlage, ist meist so empfindlich, dass es nur Bruchteile einer Mikrosekunde (200 Nanosekunden) seine magnetische Ausrichtung beibehält“, erklärt Wulf Wulfhekel vom Karlsruher Institut für Technologie. „Dies öffnet nicht nur das Tor zu dichteren Computerspeichern, sondern könnte auch für den Aufbau von Quantencomputern einen Grundstein legen“, so Wulfhekel. Quantencomputer basieren auf den quantenphysikalischen Eigenschaften von atomaren Systemen und könnten zumindest in der Theorie einen exponentiellen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber klassischen Computern besitzen.

    In dem aktuellen Experiment setzten die Forscher ein einzelnes Holmium- Atom auf eine Platinunterlage. Bei Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt, bei circa 1 Grad Kelvin, vermassen sie die magnetische Ausrichtung des Atoms mittels der feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Der magnetische Spin sprang erst nach circa zehn Minuten um. „Das System hält seinen einmal eingestellten magnetischen Spin somit rund eine Milliarde mal länger als vergleichbare atomare Systeme“, so Wulfhekel. Für das Experiment wurde ein neuartiges Rastertunnelmikroskop des KIT genutzt. Dank einer speziellen Kühlung für den Temperaturbereich nahe dem absoluten Nullpunkt ist es vibrationsarm und erlaubt lange Messzeiten.

    Um die Spin-Umklapp-Zeiten zu verlängern, wurde der störenden Einfluss der Umgebung für das Atom ausgeblendet. Normalerweise stossen die Elektronen der Unterlage und des Atoms  rege quantenmechanisch miteinander und destabilisieren den Spin des Atoms in Mikrosekunden oder schneller aus dem Grundzustand. Im Fall von Holmium und Platin bei tiefen Temperaturen werden störende Wechselwirkungen durch die Symmetrieeigenschaften des vorliegenden Quantensystems ausgeschaltet. Mittels externer Magnetfelder liessen sich der Spin des Holmiums aber noch einstellen und so Informationen schreiben. Damit wären die Grundlagen für die Entwicklung kompakter Datenspeicher oder Quantencomputer gelegt.

Erleichtern Tablets Senioren die Nutzung von Computern und Internet?

    Projekt „Tablets für Senioren“ präsentierte erste Ergebnisse. 19 Senioren erprobten über einen Zeitraum von drei Monaten unter Leitung des Instituts für Wissensmedien der Universität Koblenz-Landau die Vor- und Nachteile der Nutzung von Tablet-PCs aus Sicht von älteren Menschen.


      Das Institut für Wissensmedien (IWM) der Universität Koblenz-Landau untersuchte in Zusammenarbeit mit den Unternehmenspartnern Deutsche Telekom, Samsung, Doro und mObserve und der Landesseniorenvertretung Rheinland-Pfalz, wie Senioren die Teilnahme am digitalen Leben durch die Verwendung von Tablet-PCs erleichtert werden kann, und wie geeignete Unterstützungsangebote für Senioren gestaltet werden können. Unterstützt wurde das Projekt vom rheinland-pfälzischen Ministerium des Innern und für Sport.

      Die qualitative Untersuchung ergab, dass die Nutzung von Tablet-PCs für Senioren gleichermassen neue Möglichkeiten wie Herausforderungen bietet. Da Senioren heute oft über PC-Erfahrungen verfügen, entstehen Probleme durch die ungewohnte Bedienung mittels Touchscreen und Gesten. Senioren benötigen bei der Tablet-Nutzung eine Oberfläche und Apps, die wesentliche Funktionen wie das Aufrufen von Internetseiten und den Versand von E-Mails gut lesbar und intuitiv zugänglich machen. Die Oberfläche sollte sich in der Komplexität der gebotenen Bedienelemente und Funktionen vereinfachen und schrittweise an den individuellen Lernfortschritt der Senioren bei der täglichen Tablet-Nutzung anpassen lassen. Die Senioren wünschen sich, dass Erwartungen aus demUmgang mit dem PC wie das Arbeiten mit Dateien, besser berücksichtigt und der Datenschutz bei der Nutzung von Tablets und Apps verbessert werden. „Zur Unterstützung der Senioren hat sich ein Konzept bewährt, das Präsenztreffen in Gruppen mit telefonischem Support verbindet. Gerade zu Beginn der Tablet-Nutzung kann ein freundlicher, geduldiger Telefonsupport die Einarbeitung sehr erleichtern“, erläuterte Projektleiter Dr. Peter Ferdinand vom IWM. Das Erlernen weiterführender Informationen sollte für fortgeschrittene Tablet-Nutzer angeboten und methodisch vielfältig umgesetzt werden, um den persönlichen Lernpräferenzen der Senioren gerecht zu werden. Ferdinand denkt zum Beispiel an die Demonstration durch Dozenten und das gemeinsame Ausprobieren von neuen Anwendungen.

    Aus Sicht der Partner hat das Projekt viele interessante Erkenntnisse gebracht, aber auch neue Fragen aufgeworfen, die einen grösseren Untersuchungsrahmen erfordern. Da Tablet-PCs den grössten Zuwachs bei den Geräten zur mobilen Internetnutzung verzeichnen und die Internetnutzung in der Gruppe 60+ in Deutschland im europäischen Vergleich noch ausbaufähig ist, beabsichtigen die Universität und ihre Partner, das Thema in einem grösseren Folgeprojekt weiterzubearbeiten. Erfahrungen aus dem Projekt werden auch in die Produktentwicklung des ServicePortals, einem altersgerechten Assisstenzsystem der Deutschen Telekom, einfliessen.

SRF startet SmartTV-Angebot mit HbbTV

Seit Dezember 2013 bietet SRF+, das SmartTV-Angebot von Schweizer Radio und Fernsehen. Es basiert auf HbbTV, Hybrid broadcast broadband TV, und ermöglicht es, direkt am Fernseher Multimediainhalte aus dem Internet abzurufen. Ähnlich wie beim Teletext werden mit SRF+ Zusatzinformationen zum Fernsehangebot angezeigt. SRF blendet im laufenden Programm ein Icon, Text, Bild oder Banner ein, um auf das SmartTV-Angebot hinzuweisen. Dieses kann dann mit der roten Taste der TV-Fernbedienung geöffnet werden. SRF+ wird ab dem 4. Dezember über die Sender SRF 1 HD und SRF zwei HD ausgestrahlt. Bisherige Teletextangebote können bei SRF+ mit Seitenzahlen angesteuert werden. Die Nachrichten (News und Sport) werden zum Teil bebildert und mit Sportresultaten ausgewählter Ligen und Sportarten aufgewertet. Auch die Wetterprognosen erscheinen in grafischer Darstellung. Ergänzt wird das Informationsangebot mit Lottozahlen von Swiss Lotto und EuroMillions. Wer zudem über eine Breitband-Internetverbindung verfügt, dem bietet SRF+ Zugriff auf den SRF Player sowie auf spezielle Inhalte des Kinderprogramms «Zambo».

    Wichtigste Voraussetzung zur Nutzung von SRF+ ist ein SmartTV mit Internetverbindung. Ältere TV-Flachbildschirme mit HDMI-Anschluss können mittels einer HbbTV-Set-Top-Box nachgerüstet werden. SRF+ kann aber auch über kompatible Digitalreceiver, die an den Fernseher angeschlossen sind, genutzt werden. HbbTV lässt sich problemlos über Satellit (DVB-S) empfangen, jedoch nicht über Antenne (DVB-T). Ein Empfang über Kabel (DVB-C) hängt vom jeweiligen Anbieter ab. Momentan unterstützen zum Beispiel UPC Cablecom oder QuickLine die neue Technologie.

     Alle wichtigen Gerätehersteller unterstützen HbbTV. Europaweit bieten immer mehr Fernsehsender diesen neuen Zusatzservice an. Nebst SRF sind dies im deutschsprachigen Raum (Auswahl): 3sat, ARD, Arte, BR, Kabel eins, KiKa, MDR, NDR, n-tv, ORF, Pro Sieben, RTL, Sat.1, SWR, Vox, ZDF sowie Themensender wie Eurosport, Euronews oder KinoweltTV.

ON AIR: Dreissig Jahre Lokalradio in der Schweiz

Allein wegen dem Buchumschlag ein Buch zu kaufen, zu lesen und noch vom Inhalt fasziniert zu sein, ist mit dem Buch; ON AIR, gelungen. Wer kennt nicht das Signal in Radiostudios „Achtung Sendung“ vor der Sendetüre? So fühlt man sich beim Anblick des eigenartigen Buchumschlag. „Bitte Eintreten“. Beim Durchblättern, fällt einem die gute Gliederung der Abschnitte auf. Sie sind sehr lesefreundlich, spannend, informativ und zweifarbig gehalten. Den beiden Herausgebern Walter Rüegg und Roger Thiriet gelang es, spannend und interaktiv, rückblickend die Leidenschaft der Lokalradio beschrieben.
Dreissig Jahre Lokalradio in der Schweiz, eine Mediengeschichte und Geschichten junger Radiomacher, die heute (2013) auch über 50 Jahre sind. Als Besonderheit sind QR-(Quick Response)-Codes zu finden, die mit Smartphones Zugang zu ganz unterschiedlichen Hörmaterialien ermöglichen: Das Buch wird so zum individuell gestalteten Hörbuch. Der Leser wird zum Hörer «On Air». Wer auch kein Bücherwurm ist, kann zusammen mit dem Internet, digital in „ON AIR“ über www.lokalradio-onair.ch reinschauen. Das Buch, 384 Seiten, ist keine trockener Rückblick auf das schweizerische Lokalradio, sondern ein echtes interaktive Aha-Erlebnis.

Im Herbst 2013 feierten die Schweizer Lokalradios ihr dreissigjähriges Bestehen. Das Jubiläum war Anlass eine Publikation über die die Entwicklung des Radios in der Schweiz, in der Periode seit dem 1. November 1983 nachzuzeichnen. Sechsunddreissig Stationen und vier Kleinversuche gingen als erste konzessionierten Lokalradios in der Schweiz auf Sendung. Die Rahmenbedingungen waren damals illusorisch, praxisfremd und mussten laufend modifiziert werden. Manch ein Projekt erlitt Schiffbruch. Lokalradio war eine Leidenschaft, kein Geschäft. Trotzdem: Viele Sender überlebten, und in den grossen Städten der Schweiz wurden einige zu florierenden Unternehmen und wichtigen Stimmen in der Öffentlichkeit. Dreissig Jahre nach dem Start hat sich die Radioszene konsolidiert, das Radiofieber ist abgeklungen – Lokalradio ist legal und normal.

Wer sind die Autoren?


Dr. Walter Rüegg (* 1947) ist Lehrbeauftragter an der Universität Basel, Journalist und Verleger (1974–2009) sowie ehemaliger Direktor von Schweizer Radio DRS (1999–2009).

Roger Thiriet (* 1949) ist freischaffender Publizist und u.a. Präsident der Stiftung Kabelnetz Basel / TeleBasel, Journalist und Moderator bei Radio DRS und Radio Basilisk.

ISBN: 978-3-85616-621-2