Quanten-Experten treffen sich in Innsbruck

Wissenschaftler aus aller Welt, wie der Physik-Nobelpreisträger David Wineland, sind in Innsbruck zu Gast. Bei der Quantenphysik-Konferenz diskutieren sie über Tirol als Physikstandort, laufende Forschungen und technische Anwendungen.

Die Quantenphysik befasst sich mit den Grundbausteinen der Welt, mit den kleinsten Teilchen, auf atomarer Ebene oder noch kleiner. Es ist ein Feld, das viele technische Lösungen für die Zukunft birgt. Der Standort Innsbruck spielt dabei eine besondere Rolle: Die Experimentalphysik der Universität Innsbruck und das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sind weltweit für ihre Forschung bekannt.

Durch Kooperation zum prominenten Physikstandort

Innsbruck ist Anziehungspunkt für Physiker aus aller Welt. Die Anfragen kämen von Australien über Moskau bis hin zu Japan oder Brasilien, heißt es aus den Sekretariaten. Derzeit forschen hier rund 150 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen auf dem Gebiet der Experimental- und Quantenphysik. Manche, wie die Harvard-Absolventin Tracy Northup, sind bereits seit zehn Jahren in Innsbruck, denn für die Quantenphysik gebe es keinen besseren Ort.

„Die Gemeinschaft von Theoretikern und Experimentalphysikern, die hier in den letzten 30 Jahren gewachsen ist, arbeitet gut zusammen,“ sagte Northup. Das habe auch mit den führenden Köpfen Peter Zoller, Rainer Blatt oder Hans Briegel zu tun. Das kann auch der Physik-Nobelpreisträger David Wineland unterschreiben. Sie seien den jungen Leuten ein Vorbild, so Northup. Wer an Quantenphysik interessiert ist, wird hier Antworten finden.

Kooperationen mit der Wirtschaft

Das schuf die Basis für Kooperationen, wie jener mit der Industriellenvereinigung Tirol. Man ermögliche den Forschern die finanzielle Bewegungsfreiheit für größere Projekte, heißt es dort. Das gilt auch für die kürzlich ausgelagerte Firma zum Bau von Quantencomputern in Innsbruck. Ganz uneigennützig ist die Unterstützung nicht. Man wolle die Absolventen in Innsbruck halten und hoffe auf Vorteile für die hiesige Industrie bzw. Produktion.

Zwischen Öl-Detektoren und U-Boot Sensoren

Bei der Konferenz in Innsbruck wurden auch technische Anwendungen vorgestellt. Die Forschung in Tirol decke alle EU geförderten Bereiche ab, darauf sei man stolz, erklärte der Tiroler Quantenphysiker Thomas Monz.

Zum Beispiel gehe es darum, präzise Uhren zu schaffen. David Wineland veranschaulicht die Präzision gern mit einem Vergleich: „Bei einer Pendeluhr schwingt das Pendel jede Sekunde hin und her, bei einer atomaren Uhr aber gibt es jede Sekunde Millionen Bewegungen.“ Die Uhren laufen daher exakt und sind so sensibel, dass sogar die Anziehungskraft der Erde einen Effekt auf sie hat. Das hat Einfluss auf das GPS: Positionen lassen sich mit diesen Uhren auf einen Zentimeter genau bestimmen. Außerdem könnte man damit zum Beispiel Eisenerze oder Öl im Boden finden, weil sich die Beschaffenheit solcher Stoffe unterschiedlich auf die Anziehungskraft auswirkt – darauf reagiert die Uhr.

Unter Wasser nutzt man eher quantenbasierte Sensoren für die Navigation – GPS würde nicht funktionieren. In England werden solche Sensoren schon bei U-Booten eingesetzt. Mittlerweile kann man in Meerestiefen auf einen Meter genau navigieren.

Ultraschnelle Computer und hackersicheres Internet

In Innsbruck wird vor allem auch am Quantencomputer geforscht. „Der klassische Computer,“ erklärte Monz, „rechnet mit Nullen und Einsen. Er kann nur Schritt für Schritt Rechnungen durchführen. Der Quantencomputer arbeitet anders. Er kann mit Nullen und Einsen gleichzeitig rechnen.“ Dadurch komme er effizienter und schneller zu einem Ergebnis. Das spielt etwa für die Materialwissenschaften eine Rolle: Bei der Entwicklung lang anhaltender Akkus könnte man die Möglichkeiten schnell durchrechnen, um herauszufinden, welche Metalle das beste Produkt ergeben.

Tracy Northup forscht an einem Quanteninternet: „Wir wollen künftig Quantenzustände über längere Distanzen schicken und sie auch speichern können.“ Vereinfacht ausgedrückt werden die Daten für den Transport zum Beispiel auf Lichtteilchen übertragen, transportiert und beim Empfänger wieder umgewandelt. Das würde absolute Sicherheit für die Daten bedeuten – eine Sache, die speziell auch für Geheimdienst interessant wäre. Auch Quantencomputer könnten so nicht gehackt werden.

Tatsächlich habe man in Genf schon vor ein paar Jahren Wahlergebnisse auf die Art durch die Stadt geschickt, erzählte Tracy. Ein Datentransfer über längere Strecken und eine Speicherung der Daten sei so aber noch nicht möglich. In Innsbruck sucht man derzeit Lösungen dafür. Die Konferenz dauert noch bis Freitag.

Julia Ecker; tirol.ORF.at