WissenAmFreitag #14 

Hallo,

die Quantenphysik fasziniert viele und schreckt auch manche ab, weil ihre Gesetzmäßigkeiten unserem Alltagsverständnis von der Welt so völlig widersprechen. Da können Objekte gleichzeitig an unterschiedlichen Orten sein, oder miteinander verschränkt werden und so über beliebig große Entfernungen dennoch gleiche Eigenschaften zeigen. Wird an einem Objekt gemessen, verändert das auch den Zustand des verschränkten Objekts. Im Labor wurden diese, Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts formulierten Mechanismen in den letzten Jahrzehnten experimentell nachgewiesen, zunächst an Photonen (Lichtteilchen), dann mit einzelnen Atomen. Dies hat der Quantenphysik einen enormen Boom beschert, angetrieben auch von den Erwartungen für technische Anwendungen wie den Quantencomputer.

Um die Quanteneigenschaften von Atomen zu erforschen, wurden ausgefeilte Techniken entwickelt, die inzwischen mit mehreren Nobelpreisen gewürdigt wurden. Diese sind heute in vielen Laboren auf der ganzen Welt Standard. Nun machen sich österreichische und schweizerische Wissenschaftler mit Unterstützung des Europäischen Forschungsrats daran, dieses Forschungsfeld noch einmal wesentlich zu erweitern. Sie wollen nicht Lichtteilchen oder einzelne Atome, sondern ganze Materiekügelchen so manipulieren, dass ihre Quanteneigenschaften kontrollierbar werden. Den Experimentatoren an der Uni Wien und der ETH Zürich ist es inzwischen gelungen, solche Objekte in den quantenmechanischen Grundzustand zu versetzen. Das Faszinierende daran: Diese Kügelchen sind zwar kleiner als der Durchmesser eines einzelnen Haares, bestehen aber immer noch aus Milliarden von Atomen. Vergangene Woche haben die Wissenschaftler in der renommierten Fachzeitschrift Science ihr neues Forschungsfeld für die Fachwelt umrissen und die vielfältigen Möglichkeiten und Anwendungen aufgezeigt.

Vordenker und Ideengeber dieses spannenden, neuen Forschungsgebiets ist Oriol Romero-Isart mit seinem Team am Institut für Theoretische Physik der Uni Innsbruck und dem Akademieinstitut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). Er stammt aus der Nähe von Barcelona, hat bei Ex-Innsbruck-Professor Ignacio Cirac in München gearbeitet und forscht und lehrt seit 2013 an der Quantenhochburg Innsbruck. Erst im Sommer hat er mit seinem Team einen Vorschlag gemacht, wie die Quanteneigenschaften von schwebenden Teilchen nutzbar gemacht werden können. Seine Kollegen aus der Experimentalphysik in Wien und Zürich werden versuchen, auch diese Idee in die Realität umzusetzen. Man darf gespannt sein, was diese erfolgreiche Zusammenarbeit in den nächsten Jahren alles hervorbringen wird. Großes gemeinsames Ziel ist es jedenfalls, ein schwebendes Nanoteilchen in einen Überlagerungszustand zu versetzen. Gelänge dies, würde es die Grenze zwischen der quantenmechanischen Welt der Elementarteilchen und unserer Alltagswelt dramatisch verschieben. Und wir müssten unsere Sicht auf die Welt einmal mehr korrigieren.

Ein schönes Wochenende,
Christian Flatz
Kommunikationsteam der Universität Innsbruck