Physik-Nobelpreis : Zwei Männer, die Quanten zähmen

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

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.

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

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

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.

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Kommentare

18 Kommentare Seite 1 von 3 Kommentieren

@Zeit-Redaktion

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.