Physik-NobelpreisZwei Männer, die Quanten zähmen

Die Nobelpreisträger Haroche und Wineland haben winzige Energiebündel eingefangen und untersucht. Ihre Methoden sind die Grundlage für extrem schnelle Quantencomputer. von 

Der diesjährige Physik-Nobelpreis geht an den Franzosen Serge Haroche und den Amerikaner David J. Wineland. Die beiden Wissenschaftler erhalten den Preis für "bahnbrechende experimentelle Methoden" in der Quantenphysik. Das teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm mit .

Quantenphysiker erforschen winzige Energiepäckchen – zum Beispiel aus Licht oder Materie. Von Teilchen kann man dabei nicht immer sprechen – eher von Zuständen, Systemen oder subatomaren Objekten. Und die sind auch noch extrem empfindlich, was ihre Erforschung besonders schwierig macht. Den beiden jetzt geehrten Nobelpreisträgern gelang es, solche Quantenzustände einzeln zu messen und sogar, sie zu manipulieren.

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Außerdem konnten Haroche und Wineland ihre Forschungsobjekte nicht nur theoretisch nachweisen, sondern direkt beobachten. Das galt zuvor als unmöglich. Den Blick auf einen Quantenzustand kann man sich allerdings nicht so vorstellen, wie eine Mikrobe, die in vielfacher Vergrößerung unterm Mikroskop erstrahlt. Um ihre Mini-Objekte unter die Lupe zu nehmen, entwickeln Physiker Quantenfallen. Darin werden die Energiebündel sozusagen für einen Augenblick "eingefroren", damit sich ihr Zustand messen lässt.

Serge Haroche
Serge Haroche

Der Physiker Serge Haroche wurde am 11. September 1944 im marokkanischen Casablanca geboren. Er ist heute französischer Staatsbürger.

Die höchste Auszeichnung, die Forscher in ihrer Karriere erhalten können, bekommen die beiden vor allem für die Weiterentwicklung von Methoden, mit denen sich die extrem fragilen Energiebündel einfangen und für einen Moment in ihrem Ausgangszustand festhalten lassen. Ein weiteres Problem der Quantenphysik ist nämlich, dass die winzigen Forschungsobjekte ihre quantenmäßigen Eigenschaften verlieren, sobald sie anfangen, mit ihrer Umwelt zu interagieren. Und im Reich der Quanten gelten ganz andere Gesetze als in der makroskopischen Welt.

Quanten im Visier

Die Forschung der Physiker ist auch die Grundlage für die Entwicklung von superschnellen Quantencomputern, die Informationen in Form von Quantenbits, kurz Qubits, verarbeiten. Noch gibt es diese Art von Rechnern aber nicht. Anders als die binären Maschinen, die nur 0 und 1 kennen, wären Quantenrechner in der Lage, einen dritten Zustand darzustellen, sozusagen 0 und 1 gleichzeitig. "Es ist ein Sowohl-als-auch", erklärte der Innsbrucker Physiker Rainer Blatt kürzlich.

Dank der Arbeit von Haroche und Wineland können außerdem extrem genaue Uhren gebaut werden.

Das Preisgeld, das sich der Amerikaner und der Franzose teilen, fällt in diesem Jahr mit umgerechnet 930.000 Euro ein wenig geringer aus als sonst. Das Kapital der Nobelstiftung war während der Wirtschafts- und Finanzkrise etwas geschrumpft. Daher vergibt die Stiftung diesmal 20 Prozent weniger Geld.

David J. Wineland
David J. Wineland

Der Quantenphysiker David J. Wineland wurde am 24. Februar 1944 in Milwaukee im US-Bundesstaat Wisconsin geboren.

Mit Photonen, die er in die Falle lockte, beschäftige sich der in Marokko geborene Haroche. Er forschte später an mehreren Universitäten in Paris. Als Gastprofessor arbeitete er außerdem an den US-Universitäten Yale, Harvard und Stanford sowie am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Heute ist der 68-Jährige Professor am Collège de France .

Der gleichaltrige Wineland promovierte in Harvard und ging 1975 ans National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado . Dort arbeitete er an Grundlagen für Quantencomputer. Er näherte sich den Quanten von der atomaren Seite – sein Forschungsobjekt sind winzige Materiezustände.

Leserkommentare
  1. Es wäre ja schön, wenn da etwas mehr zu diesen Methoden stehen würde und weniger über den Medizinpreis. Nur mal so als Anregung...

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    Wenn man einfach die drei facts von nobelprize.org abschreibt, die da gerade gelistet sind und nicht mal eben bei wikipedia oder google scholar reinguckt, dann gibt es im Moment wohl keine anderen Informationen für den Qualitätsjournalismus...

  2. Wenn man einfach die drei facts von nobelprize.org abschreibt, die da gerade gelistet sind und nicht mal eben bei wikipedia oder google scholar reinguckt, dann gibt es im Moment wohl keine anderen Informationen für den Qualitätsjournalismus...

    2 Leserempfehlungen
    Antwort auf "Was für Methoden?"
    • Nero11
    • 09. Oktober 2012 12:31 Uhr

    Das ist wirklich eine Weltgemeinschaft, die ein gemeinsames Ziel verfogt. Warum kann es in der Wirtschaft kein Miteinander geben, anstatt ein Gegeneinander?

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    • calmon
    • 09. Oktober 2012 12:42 Uhr

    Weil in der Forschung Intelligenz und Logik dominiert. Bei der Wirtschaft dominieren andere Dinge...

    • calmon
    • 09. Oktober 2012 12:42 Uhr

    Weil in der Forschung Intelligenz und Logik dominiert. Bei der Wirtschaft dominieren andere Dinge...

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  3. Redaktion

    Liebe Leser, Sie erfahren in Kürze mehr über die beiden Preisträger auf ZEIT ONLINE und in diesem Artikel.

    Gruß aus der Redaktion

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    Ich würde mir anstatt Gossip über die beiden Forscher, lieber etwas über deren Methoden lesen.

    Als ich im Radio hörte, dass Quantenzustände manipuliert werden können, dachte ich als erstes an die Möglichkeit der Darstellung von Quanten, also der Nutzbarmachung eines Quantencomputers. Elektronen nämlich werden unter anderem als Quanten bezeichnet und da es anstelle eines einfachen On/Off-Zustandes bei Elektronen (Entweder es fließt Strom oder eben nicht) eine ganze Reihe an Quantenzuständen gibt (mit Verweis auf Hauptquantenzahl, Nebenquantenzahl, Magnetische Quantenzahl, Drehimpuls und Pauli-Prinzip), wäre es interessant wie sich das in einem experimentellen Quantencomputer ummünzen lässt.

  4. Wenn nicht einmal der Versuch unternommen wird, Fortschritte in der Quantenphysik zu erklären, ist das schon ein Armutszeugnis der wissenschaftlichen Allgemeinbildung. Besonders in einer Zeitung, die alles andere mit einem wasserfallartigen Wortschwall übergießt.

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  5. für noch mehr Spielpower. Für unsere Kidz. Damit ihnen Computer noch mehr Spaß machen.
    Also noch mehr künstliche Intelligenz und weniger menschliche Intelligenz. Wer's braucht...

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    • Nero11
    • 09. Oktober 2012 15:27 Uhr

    Bessere technische Möglichkeiten zu haben ist ein Vorteil für den Menschen. Wenn dieser allerdings nicht charakterstark genug ist, um die Vorteile in Maßen zu nutzen, ist es seine eigene Schuld.

    dass Sie ihre Abneigung gegenüber der Wissenschaft im Internet kundtun.

    • Rend
    • 09. Oktober 2012 17:11 Uhr

    Dann gehen sie doch zurück in ihre steinzeitliche Höhle, aber bitte geben sie doch ihr iPhone ab, ihren PC, und kappen sie ihre Internetverbindung.

    Zum Artikel muss ich allerdings sagen, ausser Basisinformationen über Quantenphysik und etwas aus dem Leben der Forscher ist da nicht viel drin.
    "...Quantenfallen. Darin werden die Energiebündel sozusagen für einen Augenblick "eingefroren", damit sich ihr Zustand messen lässt."
    Ja was sind das dann bitte für Quantenfallen, das wäre ja jetzt das eigentlich interessante für den Leser, wie haben die Forscher das erreichen können?

  6. Ich würde mir anstatt Gossip über die beiden Forscher, lieber etwas über deren Methoden lesen.

    Als ich im Radio hörte, dass Quantenzustände manipuliert werden können, dachte ich als erstes an die Möglichkeit der Darstellung von Quanten, also der Nutzbarmachung eines Quantencomputers. Elektronen nämlich werden unter anderem als Quanten bezeichnet und da es anstelle eines einfachen On/Off-Zustandes bei Elektronen (Entweder es fließt Strom oder eben nicht) eine ganze Reihe an Quantenzuständen gibt (mit Verweis auf Hauptquantenzahl, Nebenquantenzahl, Magnetische Quantenzahl, Drehimpuls und Pauli-Prinzip), wäre es interessant wie sich das in einem experimentellen Quantencomputer ummünzen lässt.

    Antwort auf "In Kürze mehr"

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  • Schlagworte Alfred Nobel | Auszeichnung | MIT | Quantenphysik | Shell AG | Shinya Yamanaka
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