In der vergangenen Woche publizierten gleich mehrere heimische Quantenphysiker in internationalen Fachjournalen - Kein außergewöhnlicher Fall, wie ein Blick auf die Community zeigt
Markus Aspelmeyer, Physikprofessor an der Uni
Wien, macht aus seinem Herzen selten eine Mördergrube. Er strahlt daher gern,
wenn er von neuen Forschungsergebnissen spricht. So auch diesmal. Was da im
Laufe von Tests deutlich wurde, dürfte ja wirklich der Eintritt in eine neue
Dimension der quantenmechanischen Experimente
sein. Einem Team um Oskar Painter, Professor für angewandte Physik am California
Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, war
es gemeinsam mit Wissenschaftern aus der Gruppe
Aspelmeyers erstmals gelungen, Dinge, die man mit
einem herkömmlichen Lichtmikroskop betrachten kann, mit Laserkühlung in den Quanten-Nullzustand zu bringen. Dieser
kleinstmögliche Energiezustand wird durch die
Abkühlung auf weniger als ein Zehntel eines Kelvins (-273,15 Grad Celsius)
erreicht.
Bei den Objekten handelte es sich um mechanisch schwingende Sprungbretter aus
Silizium, die jeweils nur etwa ein Tausendstel
Millimeter breit und nur einige Hundertstel Millimeter lang sind. Zum Vergleich:
Ein menschliches Haar ist etwa 0,06 bis 0,1 Millimeter breit. Auch anderen
Gruppen gelang schon die Kühlung von Objekten mit
großer Masse, also mehreren Milliarden Atomen, aber mit aufwändigeren Methoden -
zum Beispiel mit Mikrowellen.
Das große Novum an der vorliegenden Arbeit: Mit
Laserlicht hat man viel mehr Möglichkeiten der
Quantenkontrolle, weil man die gängige Technologie
der Quantenoptik zur Verfügung hat. Die Arbeit, die vergangene
Woche im renommierten Fachjournal Nature erschien, hat acht Autoren.
Einer von ihnen ist der 30-jährige Simon
Gröblacher aus St. Pölten, der an der Uni Wien bei Anton Zeilinger und Aspelmeyer
studierte und nun seit April Postdoc am Caltech ist.
Er ist Vertreter einer jungen Quantenphysiker-Generation, die in den letzten Jahren
in Wien und Innsbruck erfolgreich war. Allein
heuer haben drei von ihnen den Start-Preis des Wissenschaftsfonds FWF gewonnen:
Peter Rabl (32), Senior Scientist am Institut für Quantenoptik und
Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften, Philip Walther (33),
Assistant Professor an der Universität Wien, und
Sebastian Diehl (32), der die gleiche Position an der Uni Innsbruck innehat. Höher als in anderen Fächern ist auch die Erfolgsquote von Frauen: Barbara Kraus (35) gewann
den Start-Preis 2010, Francesca Ferlaino (33) erhielt ihn 2009. Beide kommen von
der Universität Innsbruck.
Auf die Frage, warum der Nachwuchs gerade in
diesem Forschungsbereich besonders viele Preise und Grants einwirbt, kommen aus
der Community immer die gleichen, erwartbaren Antworten: "Sehr gute
Forschungsbedingungen", "In Innsbruck und Wien
arbeiten einige der international renommiertesten
Top-Leute", "Da wird viel für den Nachwuchs getan". Sätze, die man von Wissenschaftern aus anderen Fächern seltener
hört.
Oft zitierte Arbeiten
Wer Wissenschaftsberichte verfolgt, weiß, dass da wohl nicht übertrieben
wird. Die im vergangenen Frühjahr publizierte
EU-Studie Ifetri (Impact of Future and Emerging Technologies Research
Initiatives) bestätigt diesen Eindruck: Darin wurden die Publikationen im Gebiet Quanteninformation und
Quantencomputer zwischen 1999 und 2009 dahingehend ausgewertet und analysiert,
wie oft sie in anderen Arbeiten zitiert wurden -
was als Nachweis für die Bedeutung der Publikationen gilt. Fast ein Viertel aller Zitate
aus dem Europäischen Raum (EU 27) entfiel auf heimische Physiker, wobei die österreichische Bevölkerung bekanntlich nur 1,67
Prozent der Einwohnerzahl der EU 27 stellt.
Auch Berufungen ins Ausland sind ein Zeichen für die Qualität des Forschungsstandortes: Klemens Hammerer
ging kürzlich an die Uni Hannover, Andrew Dailey,
fast zehn Jahre in Innsbruck, folgte einem Ruf
nach Pittsburgh. Thomas Jennewein aus Wien erhielt einen Ruf nach Waterloo in Kanada, und schließlich lehnte Aspelmeyer eine
Professur in Oxford und Calgary ab und blieb in Wien.
Begonnen hat es mit Anton Zeilinger und Peter Zoller vor mehr als zwanzig
Jahren. Sie wurden nach Innsbruck an die Uni
geholt, der Experimentalphysiker Rainer Blatt kam
aus Deutschland. Zeilinger ist mittlerweile in
Wien und steht mit 66 Jahren zwei Jahre vor seiner Emeritierung. Die Frage nach möglichen Nachfolgern scheint sich nicht
zu stellen. Ein zweite Generation ist längst nachgekommen: Hans Briegel, Rudolf
Grimm, Helmut Ritsch, Hanns-Christoph Nägerl, Andreas Läuchli und Gregor Weihs
sind Professoren in der Tiroler Landeshauptstadt. Caslav Brukner, Frank
Verstraete und Markus Arndt haben den gleichen Status neben Zeilinger und dem
selbst noch nicht einmal 40-jährigen Aspelmeyer in
Wien inne. An der TU Wien sind die Quantenphysiker Jörg Schmiedmayer, Arno
Rauschenbeutel und Thorsten Schumm Inhaber von Professuren. "Ein traumhafter
Zustand", schwärmt ein angehender Physiker. Eine große Anzahl an Professuren
ergibt ein gutes Betreuungsverhältnis beim Studium.
Sowohl in Innsbruck als auch in Wien wird außerdem Wert auf Nachwuchsarbeit gelegt -
die finanziellen Mittel dafür liegen freilich
nicht auf der Straße. Zoller zum Beispiel
forcierte die Ausschreibung von zwei
Junior-Professuren, die gerade läuft und eine
Berufung auf fünf Jahre nach Wettbewerbskriterien ermöglicht. Blatt kämpft für
die Errichtung eines Hauses der Physik in Innsbruck,
das auch anderen Bereichen, zum Beispiel der
Astrophysik, ein Zuhause geben soll und "die
internationale Sichtbarkeit noch einmal deutlich erhöhen soll". Er betont oft,
für den Standort und den Wissenschafter-Nachwuchs und nicht für sich
einzutreten. Was glaubwürdig ist: Blatt wird so wie Zoller im September 2012
seinen sechzigsten Geburtstag feiern.
Um mehr internationale Sichtbarkeit und Zusammenarbeit ging es auch bei der Gründung des Vienna Center of Quantum Science and
Technology (VCQ) im Dezember 2010, das von Uni und TU Wien sowie von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften getragen wird. Sechs Arbeitsgruppen
mit mehr als hundert Wissenschaftern haben in den
letzten neun Monaten mehr als 30 Arbeiten in
internationalen Fachjournals publiziert.
Nun werden erstmals die Vienna Quantum
Fellowships ausgeschrieben. Damit soll es internationalen Jungwissenschaftern
möglich gemacht werden, drei Jahre in Wien im
Umfeld der Quantenphysiker zu arbeiten. Derzeit
sind zwei Stellen auf PostDoc-Level zu besetzen. Gern hätte man natürlich noch
mehrere Fellowships ausgeschrieben, aber dafür war derzeit das Geld nicht da.
Noch eine weitere Arbeit eines Jungphysikers erregte in der vergangenen Woche
Aufsehen. Wie in der
Aspelmeyer-Gruppe wurden dabei eigentlich zwei Welten verknüpft: die
Festkörper- mit der Quantenphysik.
Start-Preisträger Sebastian Diehl aus dem Theorie-Team von Peter Zoller schlug
ein neues Konzept für einen Quantencomputer vor, in dem etwas genutzt wird, was Experimentalphysiker
normalerweise gar nicht mögen.
Gewünschte Unordnung
Es hört auf den schwierigen Namen Dissipation und entsteht zum Beispiel, wenn
durch Reibung Wärme erzeugt wird. So kommt Unordnung ins System, und das macht
Experimente normalerweise unmöglich. Im internationalen Fachmagazin Nature
Physics schrieben Diehl und Kollegen nun, dass man das Problem nützen und
bestimmte Quanteneffekte über Dissipation gezielt herstellen und verstärken
könnte. Der angenehme Nebeneffekt: Das System ist
damit automatisch in der Lage, Störungen auszugleichen, wird damit
unempfindlich und kann für den Bau eines störungsunempfindlichen
Quantencomputers genutzt werden.
Es ist anzunehmen, dass diese beiden jüngsten Arbeiten in Fachmagazinen nicht die
letzten der österreichischen
Quantenphysiker-Community im heurigen Jahr waren. (DER STANDARD, Printausgabe, 12.10.2011)
