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20.11.2019, 15:30 Uhr

Klasse für Naturwissenschaften und Medizin, 603. Sitzung

Vortrag 1: "Ultrakalte Atome in optischen Fallen: Ein Weg zur Quanteninformationsverarbeitung" Dr. Andrea Alberti, Bonn (Junges Kolleg); Vortrag 2: "CO2 als Rohstoff: Herausforderungen und Chancen an der Schnittstelle von Chemie und Energie" Prof. Dr. Walter Leitner, Mülheim an der Ruhr

Vortrag 1

Die zunehmende Kontrolle von Quantenzuständen, die man in den letzten Jahren in verschiedenen physikalischen Systemen beobachten konnte, verspricht eine Vielfalt von neuen Anwendungen von abhörsicherer Quantenkommunikation, über präzise Quantensensoren, neuartige atomare Uhren, bis hin zu Quantensimulatoren und Quanteninformationsverarbeitung. In diesem Vortrag werde ich mich auf Quantensysteme aus ultrakalten Atomen konzentrieren, deren einzelne Komponenten – die Atome – bei Temperaturen von unter einem Mikrokelvin in Atomfallen aus Laserstrahlen manipuliert und detektiert werden. Insbesondere werde ich auf die Fragestellung eingehen, wie individuelle Atome für die Verarbeitung von Quanteninformation verwendet werden können. Zu diesem Zweck haben wir an der Universität Bonn eine neuartige Vorgehensweise entwickelt, die darin besteht, die Quanteninformation im Spin der Atome zu kodieren und ein Gitter aus Laserlicht für den spinabhängigen Transport der Atome zu verwenden. Dadurch können wir die Atome in eine Quantenüberlagerung getrennter Orte aufspalten, und gezielt in Kontakt miteinander bringen. Ziel dieser Quantenmanipulationen ist es, die in den Atomen kodierte Quanteninformation effizient „auszutauschen“ und somit zu verarbeiten. Auf diese Weise hofft man, einst mit Hilfe von Quantenalgorithmen bestimmte Probleme, wie z. B. die Berechnung komplexer Makromoleküle für die Entwicklung von Katalysatoren und neuen Medikamenten, extrem effizienter als mit herkömmlichen Computern zu lösen.

Dr. Andrea Alberti (Jahrgang 1982) habilitiert derzeit am Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn, wo er als Projektleiter im Sonderforschungsbereich OSCAR (SFB/TR 185) in der experimentellen Quantenoptik forscht. Er trat 2010 der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Meschede an der Universität Bonn als Postdoktorand bei und erhielt 2011 ein Alexander-von Humboldt-Forschungsstipendium. Von 2011 bis 2014 wurde er als Leiter einer Nachwuchsforschergruppe vom Land Nordrhein-Westfalen gefördert. 2018 wurde er mit dem Rudolf-Kaiser-Preis ausgezeichnet. Seine Ausbildung in Physik hat er 2001 als Stipendiat der Eliteuniversität Scuola Normale Superiore in Pisa, Italien, begonnen und im Jahr 2006 mit einer Masterarbeit am Laboratoire Kastler-Brossel der École Normale Supérieure in Paris abgeschlossen. Unter der Betreuung von Prof. Dr. Guglielmo Tino hat er von 2007 bis 2010 am European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy in Florenz mit einer Arbeit über Quantensensoren zur Messung der Schwerkraft promoviert. 2018 wurde ihm der Rudolf-Kaiser-Preis zur „Nachwuchsförderung für die Experimentalphysik“ verliehen. Seit 2018 ist er Mitglied des Jungen Kollegs der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste. 

Vortrag 2

Die Nutzung von Kohlendioxid als Rohstoff bietet interessante Möglichkeiten zur Sektor-Kopplung an der Schnittstelle von Energie und Chemie. In günstigen Fällen kann CO2 schon heute erdölbasierte Rohstoffe ersetzen und somit zu nachhaltigen Produktionsverfahren beitragen. Im Rahmen der Speicherung oder Nutzung von fluktuierendem Strom aus erneuerbaren Quellen wird CO2 auch als C-Quelle für „Power-to-X“-Konzepte von Bedeutung. Dies eröffnet alternative Wege mit reduziertem Kohlenstoff-Fußabdruck zu etablierten molekularen Strukturen und ermöglicht den Zugang zu neuartigen Kraftstoffen mit verbesserten Verbrennungseigenschaften. Der Vortrag diskutiert grundlegende wissenschaftliche Fragen und erfolgreiche Anwendungsbeispiele aus der Katalyseforschung und beleuchtet kritisch die Herausforderungen und Chancen dieser Konzepte.

Prof. Dr. Walter Leitner ist seit Oktober 2018 Direktor am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr und seit 2002 Professor für Technische Chemie und Petrolchemie an der RWTH Aachen. Seit 2006 ist er außerdem wissenschaftlicher Direktor des gemeinsam von der RWTH Aachen und Covestro betriebenen Katalysezentrums CAT. Nach dem Studium der Chemie und der Promotion in Anorganischer Chemie an der Universität Regensburg (Prof. Dr. Henri Brunner, 1989) forschte er als Postdoktorand bei John M. Brown an der University of Oxford. Als Liebig Stipendiat des Fonds der Chemischen Industrie kehrte er zunächst nach Regensburg zurück, von wo er an die Max-Planck-Arbeitsgruppe „CO2-Chemie“ an der Universität Jena wechselte. Dort habilitierte er sich im Jahr 1995 und erhielt die venia legendi im Fach Anorganische Chemie. Zwischen 1995 und 2002 forschte er am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, dem er auch nach seiner Berufung auf den Lehrstuhl an der RWTH als externes wissenschaftliches Mitglied verbunden blieb. Gegenstand der wissenschaftlichen Arbeiten von Prof. Leitner ist die Katalyseforschung zur Entwicklung nachhaltiger chemischer Prozesse, wobei die katalytische Nutzung von Kohlendioxid als Synthesebaustein einen Schwerpunkt bildet. Er ist Autor von mehr als 300 wissenschaftlichen Publikationen und Mitglied des Kuratoriums der Zeitschrift „Angewandte Chemie“. Die Forschungsarbeiten seines Teams wurden mehrfach ausgezeichnet, unter anderem mit dem Gerhard-Hess-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (1997), der Otto-Roelen-Medaille der DECHEMA (2001), dem Wöhler-Preis der Gesellschaft Deutscher Chemiker (2009) und dem European Sustainable Chemistry Award der European Association of Chemical and Molecular Sciences (gemeinsam mit Prof. Klankermayer, 2014). Seit 2011 ist Prof. Leitner Mitglied des Vorstands der DECHEMA und seit 2015 im Wissenschaftlichen Beirat der Deutschen Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle (DGMK).