Kopf der Woche: Mag. Dr. Barbara Kraus

Quanteninformationstheorie ist ein junges Forschungsgebiet, welches klassische Informationstheorie mit Quantenphysik verbindet. Das Interesse an diesem Gebiet ist deshalb so groß, weil es nicht nur eine Verallgemeinerung der Klassischen Informationstheorie auf Quantensysteme ist, sondern faszinierende Prozesse erlaubt, die kein klassisches Analogon besitzen. Zum Beispiel ermöglicht die Quantenphysik eine sichere Übertragung von Information. Weiters scheint ein Quantencomputer bestimmte Probleme viel schneller lösen zu können als ein Computer, der auf den Gesetzen der Klassischen Physik beruht. Um quanteninformationstheoretische Vorschläge praktisch zu realisieren, müssen physikalische Systeme identifiziert werden, die spezielle Voraussetzungen erfüllen.

Blick in die Zukunft

Das Elise-Richter Projekt „Quantenkomplexitäten und Quantenschnittstellen" lässt sich in diese zwei Themenbereiche unterteilen. In einem Teil werden fundamentale Fragen der Quanteninformationstheorie behandelt. Insbesondere werden die Ressourcen, die zur Beschreibung von Quantenzuständen beziehungsweise jene, die zur Ausführung bestimmter quantenmechanischer Berechnungen benötigt werden, quantifiziert. Die Ergebnisse, die hier erzielt werden, könnten zum besseren Verständnis der quantenmechanischen Eigenschaften, die eine schnellere Berechnung erlauben, führen. In der Klassischen Informationstheorie konnte die Theorie, die im Zusammenhang mit der Beschreibungskomplexität entwickelt wurde, als allgemeine Beweistechnik in den verschiedensten Gebieten der Mathematik verwendet werden. Die Verallgemeinerung auf Quantenzustände, die hier analysiert werden, könnte ähnliche Auswirkungen in der Quanteninformationstheorie haben.

Der zweite Teil des Projektes beschäftigt sich mit der Implementierung von Quantenprozessoren. Hierzu wird vor allem ein neues Verfahren, das auf einer Quantenschnittstelle zwischen quantenoptischen Systemen und Festkörpersystemen basiert, untersucht. Die Ergebnisse, die hier erzielt werden, könnten zu einer neuen Methode für die experimentelle Realisierung von Quantenprozessoren führen. Diese können dann sowohl für die Quantenkommunikation, als auch für Quantenberechnungen verwendet werden.

Zur Person:

Mag. Dr. Barbara Kraus, gebürtige Innsbruckerin, besuchte die Volks- und Hauptschule in Völs. Nach erfolgreichem Abschluss des BORG Telfs begann Kraus 1994 ihr Studium der Physik und Mathematik an der LFU. Im Februar 2003 schloss sie ihr Doktoratsstudium der Physik mit der Dissertation „Entanglement Properties of Quantum States and Quantum Operations“ am Institut für Theoretische Physik der LFU mit Auszeichnung ab. Ebenfalls mit Auszeichnung beendete Kraus 2003 ihr Mathematikstudium. Als Post-Doc arbeitete sie am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, Deutschland sowie an der Universität Genf, Schweiz und als Senior Post-Doc am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Innsbruck. Mit Beginn ihres Stipendiums im Spätsommer kehrt Dr. Mag. Kraus an die LFU, nämlich an das Institut für Theoretische Physik, zurück.