- © IQOQI/Harald Ritsch
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Verschränkt, verknüpft, mal Welle und mal Teilchen: So bizarr die Welt der Quanten auch erscheinen mag, der Quantenphysik gehört laut Experten die Zukunft. Unter Extrem-Bedingungen bekommen Atome, aus denen die Welt besteht, besondere Eigenschaften, die technische Vorteile bieten. Die kleinsten Teilchen ermöglichen eine Computer-Revolution. Peter Zoller vom Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist einer der einflussreichsten Theoretiker seines Forschungsgebiets. Er gibt Einblicke in die Zukunft des leistungsstarken Quantencomputers und Ausblicke, wer von den abhörsicheren Rechnern profitieren wird.

"Wiener Zeitung": Von "Quanten-Kommunikation zwischen Wien und China" über "Quanten-Vakuum hat weniger Energie als null" bis "Quantencomputer lagert Arbeit aus" berichtet Ihr Forschungsgebiet laufend über Superlative. Wie können Laien die Bedeutung dieser Fortschritte begreifen?

Peter Zoller: Die Quantenphysik ist eine der größten Erkenntnisse der Physik. Sie begann um 1900 mit Max Planck und setzte sich in den 1920er Jahren mit der Quantenmechanik als Grundlage der Kern- und Hochenergiephysik fort. Diese "erste Quantenrevolution" brachte Laser und Supraleiter. In den 1930er Jahren machten dann Albert Einstein und Erwin Schrödinger darauf aufmerksam, dass die Quantenmechanik als paradox empfundene Aussagen beinhaltet. Das berühmteste Gedankenexperiment ist Schrödingers Katze, die gleichzeitig lebend und tot ist. Ausgangspunkt der heutigen "zweiten Quantenrevolution" ist, dass wir diese als Gedankenexperimente formulierten Fragen im Labor testen können. Es zeigt sich, dass die Natur sich tatsächlich so paradox verhält, wie es die Quantenmechanik vorhergesagt. Die Paradoxa sind der Ausgangspunkt von Anwendungen und Technologien wie den Quantencomputern, die mächtiger sind als herkömmliche Rechner. Damit ist eine ungemeine Aufbruchstimmung verbunden, aber oft auch ein gewisser Hype.

Peter Zoller, geboren 1952 in Innsbruck, gilt als einer der einflussreichsten Quantenphysiker. Mit seinen bahnbrechenden Entdeckungen hat der Theoretiker Grundlagen für Quantentechnologien gelegt. Seine Pionierarbeiten treiben Quantencomputer und Quantennetzwerken voran. Am Freitag kürte der Club Tirol Peter Zoller zum "Tiroler des Jahres" 2019. C. Lackner - © C. Lackner
Peter Zoller, geboren 1952 in Innsbruck, gilt als einer der einflussreichsten Quantenphysiker. Mit seinen bahnbrechenden Entdeckungen hat der Theoretiker Grundlagen für Quantentechnologien gelegt. Seine Pionierarbeiten treiben Quantencomputer und Quantennetzwerken voran. Am Freitag kürte der Club Tirol Peter Zoller zum "Tiroler des Jahres" 2019. C. Lackner - © C. Lackner

Ist der natürliche Zustand der Quanten ein Zwischen-Zustand zwischen "existiert" und "existiert nicht"?

Schrödinger beschreibt den Quanten-Zustand als quantenmechanische Wellenfunktion. Ihre Eigenschaft ist, dass ein Teilchen an zwei Orten gleichzeitig sein kann. Das nennen wir Überlagerungszustand. Während eine klassische Computer-Speicherzelle Null oder Eins abspeichert, kann eine quantenmechanische Speicherzelle beides zugleich sichern.