Faszination Quantenforschung

5. Februar 2025, 13:00

"Quantenforschung und -technologie stehen im Mittelpunkt der bahnbrechendsten Innovationen des 21. Jahrhunderts und berühren jeden Aspekt der modernen Wissenschaft und Technologie" - deshalb und anlässlich des 100-Jahr-Jubiläums fundamentaler Erkenntnisse zur Quantenphysik hat die UNESCO das Internationale Jahr der Quantenforschung und -technologie IYQ2025 ausgerufen, das am 4. und 5. Februar feierlich in Paris eröffnet wird.

Die Erforschung der allerkleinsten Teilchen und ihrer Gesetze ist Garant für große Fragen zum Zustand der Welt, faszinierende Einblicke und bahnbrechende Anwendungen - und für ihre rätselhaften, ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten, die gerne einmal als "bizarr" beschrieben werden. Erst die Quantenphysik macht alltägliche Erfahrungen wie Sonnenlicht oder Magnetismus erklärbar. Quantenphysikalische Effekte sind unverzichtbarer Teil moderner Technologien von Transistoren als Basis der modernen Elektronik über LEDs, Atomuhren in GPS-Satelliten bis Magnetresonanztomographie in der Medizin. Bei der Entwicklung von Quantentechnologien wie Quantencomputern herrscht ein weltweiter Wettstreit.

Die Quantenwelt findet breite Anwendung; ihre Eigenschaften sind experimentell vielfach nachgewiesen, doch mit dem alltäglichen Verständnis der Welt nicht so selbstverständlich vereinbar. Die Quantenverschränkung ist wohl das Phänomen, das am meisten unserem Weltbild widerspricht: dass zwischen zwei verschränkten Teilchen auch über große Entfernung eine quantenmechanische Verbindung besteht, die von Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet wurde. In der Quantenwelt regiert außerdem der reine, objektive Zufall; Teilchen können eine eigentlich unüberwindbare Barriere durchtunneln (Tunneleffekt), können sich in einer Überlagerung verschiedener Zustände befinden (Superposition) und man kann Quantenzustände übertragen.

Forschung aus und in Österreich hat vielfach und wesentlich zum Wissen über die subatomare Welt, ihre Gesetze und Effekte beigetragen. Österreich war historisch gesehen immer ein Zentrum der Quantenphysik; einige der zentralen Ideen wurden hierzulande entwickelt. Jüngst, 2022, erhielt Anton Zeilinger den Nobelpreis für Physik für seine Forschung zur Quantenverschränkung.

Seit 2023 gibt es in Österreich mit Quantum Science Austria einen FWF-Exzellenzcluster für Quantenwissenschaften, der die beachtliche Forschungsdichte bündelt und ein österreichweites Netzwerk aus über 60 Forschungsgruppen umfasst - mit dem Ziel, die heimische Quantenforschung langfristig abzusichern.

Gregor Weihs, Quantenphysiker und Universitätsprofessor für Photonik am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck, leitet als Forschungsdirektor den Exzellenzcluster Quantum Science Austria. Man konzentriert sich einerseits auf Grundlagenforschung, beispielsweise die Quantenphysik von Zeit, Raum und Gravitation, aber auch auf konkrete Anwendungen wie Supraleiter oder Quanteninformationswissenschaft und den Wissenstransfer in die Gesellschaft.

Gregor Weihs ist zu Gast bei Barbara Zeithammer und gibt in der ersten Ausgabe von Punkt eins zum Internationalen Jahr der Quantenforschung und -technologie Einblicke in die Welt der allerkleinsten Teilchen, ihre Erforschung und Anwendung.

Von A wie Atom über G wie Gedankenexperiment (Schrödingers Katze ist nicht "tot und lebendig") bis R wie Rätsel (Wie passen allgemeine Relativitätstheorie und die Erkenntnisse über die Quanten zusammen?) und Z wie Zufall: Was wollten Sie schon immer über die faszinierende Welt der allerkleinsten Teilchen und ihre Erforschung und Anwendungen wissen? Rufen Sie uns an unter 0800 22 69 79 oder schreiben Sie uns per Email an punkteins(at)orf.at

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Quantum Science Austria

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• Punkt eins