Physiker und Ingenieure haben mehrere Durchbrüche bei neuartigen Computer-Hardware erzielt. Ein flüssigkeitsbasierter Rechner aus Deutschland nutzt die Bewegung mikroskopischer Teilchen statt elektronischer Chips.
Die Forschungsergebnisse, die neben dem Flüssig-Computer auch Entwicklungen bei tiefgekühlten Glasfasern und fluidbasierten Speichertechniken umfassen, markieren einen grundlegenden Wandel hin zu energieeffizienten, von der Natur inspirierten Rechnerarchitekturen. Das Besondere: Statt immer kleinerer Transistoren setzen die Wissenschaftler auf physikalische Phänomene aus der Biologie und Quantenmechanik.
Rechnen mit schwebenden Kugeln
Forscher der Universität Konstanz und der Universität Stuttgart haben einen flüssigen Computer entwickelt, der sogenanntes Reservoir Computing betreibt. Das System, dessen Ergebnisse im Juli 2026 in Communications AI & Computing veröffentlicht wurden, nutzt rund 400 Siliziumdioxid-Kügelchen mit einem Radius von je drei Mikrometern. Die Teilchen schweben in einem Wassertropfen mit einer speziellen Flüssigkeit.
Bei einer Temperatur von 28 Grad Celsius versetzt ein Laser mit einer Wellenlänge von 532 Nanometern die Kügelchen in Bewegung. Diese kollektive Bewegung ermöglicht es dem System, chaotische Zeitreihen vorherzusagen und subtile Anomalien in verrauschten Daten zu erkennen. Die Fehlerrate liegt mit einem normalisierten RMSE-Wert von etwa 0,1 zwar rund zehnmal höher als bei memristorbasierten Systemen. Doch das Potenzial für extrem stromsparende Edge-Computing-Anwendungen und intelligente Sensoren ist enorm.
Gefrorenes Licht als Speicher
Einen völlig anderen Ansatz verfolgen Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL), der Leibniz Universität Hannover und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien. Sie haben eine tiefgekühlte Glasfaser entwickelt, die Licht und Schallwellen gleichzeitig speichern kann.
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Die Forscher kühlten eine flüssigkeitsgefüllte Faser in flüssigem Stickstoff auf minus 196 Grad Celsius. Das Ergebnis: Die optoakustische Kopplung – also die Wechselwirkung zwischen Licht und Schall – steigt um mehr als das Tausendfache im Vergleich zu herkömmlichen Fasern. Dieser Effekt, der auf der Brillouin-Mandelstam-Streuung beruht, ermöglicht einen optoakustischen Speicher. Ein entscheidender Baustein für das photonische neuromorphe Computing, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Optica vom 19. Juli 2026 betonen.
Flüssigkeiten mit Gedächtnis
Auch die grundlegende Physik des Speicherns und Löschens von Informationen macht Fortschritte. Forscher der Penn State University haben in Physical Review Letters (Juli 2026) gezeigt, dass nicht-Brownsche Suspensionen gleichzeitig zwei Arten von Gedächtnis speichern können: eines für die Richtung und eines für die Amplitude. Wird die Schüttelbewegung dieser Suspensionen jedoch über eine bestimmte Schwelle erhöht, löscht das das Richtungsgedächtnis. Ein Befund, der nicht nur für die Neurowissenschaften, sondern auch für die Geomechanik neue Perspektiven eröffnet.
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Parallel dazu haben Wissenschaftler der Lehigh University in Applied Physics Letters (Juli 2026) die Bewegung von Mikrorobotern in nicht-newtonschen Flüssigkeiten untersucht – also Flüssigkeiten, die sich wie Schleim oder Blut verhalten. Das überraschende Ergebnis: Kugel- und schraubenförmige Roboter kehren ihre Bewegungsrichtung um, wenn die Anregungsfrequenz steigt.
Forscher der Universität Tel Aviv wiederum haben sogenannte Janus-Partikel entwickelt – zwischen 10 und 30 Mikrometer groß – die mithilfe magnetischer und elektrischer Felder Hindernisse umschiffen und lebende E. coli-Bakterien transportieren können. Die Ergebnisse wurden Anfang Juli in Nature Communications veröffentlicht.
Photonische Prozessoren: Licht statt Elektronen
Im Bereich des photonischen Computings haben die Forscher Lingzhi Luo und Yizhi Wang einen zeitlich plastischen photonischen Prozessor (TPPP) vorgestellt. Dessen Rechenverzögerung liegt bei einem einzigen Durchlauf um das Hundertfache niedriger als bei modernen elektronischen Prozessoren. Möglich macht das ein Dual-Kernel-Design mit rekursivem optischen Verzögerungsspeicher, der echtzeitfähiges adaptives Rechnen erlaubt.
Ein Team der Seoul National University und der University of Seoul hat zudem einen programmierbaren photonischen Schaltkreis entwickelt, der Licht auf Kommando verlangsamen kann. Der am 28. Juni 2026 in Advanced Science vorgestellte Chip nutzt einstellbare Schleifenkoppler auf einer Siliziumnitrid-Plattform.
Quantensprung: Raumtemperatur und bewegliche Qubits
Auch in der Quantenwelt gab es im Juli 2026 mehrere Meilensteine:
- Quantencomputer bei Raumtemperatur: Niederländische Physiker demonstrierten einen Quantenprozessor, der auf Stickstoff-Fehlstellen-Zentren in synthetischem Diamant basiert. Bei einem Benchmark zum Sampling übertraf er klassische Supercomputer.
- Bewegliche Qubits: Forscher der TU Delft und QuTech zeigten, dass sich Spin-Qubits zwischen Quantenpunkten verschieben lassen – mit einer Zwei-Qubit-Gatter-Treue von über 99 Prozent und einer Teleportationserfolgsrate von rund 87 Prozent.
- Quantensimulation: QuEra Computing und das Los Alamos National Laboratory stellten die transversale STAR-Architektur vor. Sie führt strukturierte Quantensimulationen bis zu 250-mal schneller aus als bisherige Methoden.
Und selbst die Astrophysik liefert Inspiration: Experimente am CUNY Advanced Science Research Center, veröffentlicht in Nature am 8. Juli 2026, nutzten einen ringförmigen Resonator-Schaltkreis, um eine Verstärkung von 7,8 Dezibel zu erzielen. Damit gelang es den Forschern, die Art und Weise nachzuahmen, wie rotierende schwarze Löcher Energie freisetzen.
