Der Österreicher Erwin Schrödinger ersann 1935 ein Gedankenexperiment, das heute sicherlich zahlreiche Tierschützer auf den Plan rufen würde: Eine Katze wird zusammen mit einer Kapsel Zyankali in eine Box gesperrt . Ein radioaktiver Atomkern entscheidet darüber, ob das Nervengift freigesetzt wird. Zerfällt der Atomkern, wird die Kapsel zerschlagen, und die Katze stirbt. Zerfällt er nicht, bleibt die Katze am Leben.

Ein mehrere Kilogramm schweres Tier, das den Gesetzen der Quantenwelt unterliegt, die billionenfach kleiner ist als unsere. Kann das gut gehen? Hier gelten Regeln, die unserer Alltagserfahrung grundlegend widersprechen. Hier tanzen Lichtteilchen mit Atomkernen. Physiker können jedoch nicht ausrechnen, ob ein Atomkern ein Lichtteilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Pirouette durch den Raum schleudert – oder ob das Paar gerade eine Pause macht. Dem mathematischen Formalismus entspringen nur Wahrscheinlichkeiten, etwa: Pirouette: 73 Prozent, Pause: 27 Prozent.

Das Resultat für die Katze in der Schachtel ist paradox: Hier ist der Atomkern ein Knecht von Wahrscheinlichkeiten. Ob er zu einem bestimmten Zeitpunkt zerfallen sein wird, können Physiker nicht berechnen. Erst, wenn der Experimentator die Schachtel öffnet, weiß er, ob die Katze noch lebt. Bis dahin ist sie tot und lebendig.

Schrödinger konnte nicht ahnen, dass Forscher ein halbes Jahrhundert später sein Gedankenexperiment im Labor realisieren würden. Zwar haben Serge Haroche und David J. Wineland, die nun mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet werden , keine Tiere gequält. Aber sie haben eindrucksvoll gezeigt, dass Schrödingers Katze weit mehr ist als ein Paradoxon: In der Quantenwelt können Lichtteilchen, Elektronen und Atomkerne tatsächlich gleichzeitig Pirouetten drehen und Pause machen – Physiker sprechen von einer Überlagerung verschiedener Zustände.

Noch ist der Quantencomputer Zukunftsmusik

Sie hat weitreichende Folgen. Die Quantenmechanik ermöglicht neuartige, "optische" Uhren, die Hunderte Male genauer als heutige Atomuhren sind. Längst arbeiten Forscher auch am Computer der Zukunft, der nicht mehr mit herkömmlichen Transistoren arbeitet, sondern Atomkerne zum Speichern von Informationen verwendet. Wo der Transistor die physische Repräsentation eines "Bits" ist, das – je nachdem, ob Strom auf dem Transistor liegt – entweder den Wert "0" oder den Wert "1" annimmt, kann das "Qubit" wegen der Quantennatur von Atomkernen beide Werte gleichzeitig annehmen. Dadurch potenziert sich die Rechenleistung, zumindest wenn es darum geht, Verschlüsselungen zu knacken oder große Zahlen in ihre Primfaktoren zu zerlegen.

Noch ist der Quantencomputer aber Zukunftsmusik. Zwar können Forscher Atomkerne bis auf knapp über dem absoluten Temperaturnullpunkt abkühlen und sie mit Hilfe von elektrischen Feldern einsperren. Aber schon nach einer Zehntelsekunde bricht die makroskopische Welt in den Quantencomputer. Von außen dringt Wärme in das bitterkalte Atomensemble ein, oder die Lichtteilchen entweichen aus dem futuristischen Computer.