Wohltemperiertes Quantenspeichern

24. Juli 2012, 19:30
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Georg Kucsko ist der dauerhaften Speicherung von Quantenzuständen auf der Spur

Bachelor in Physik an der ETH Zürich, Doktorat in Harvard und dann noch ein neuer Rekord bei der Speicherung von Quantenzuständen in einem Experiment: Der 25-jährige Georg Kucsko kann , obwohl noch mitten im PhD-Studium, bereits eine Veröffentlichung im renommierten Science -Magazin vorweisen.

Die Quantentheorie interessierte ihn schon mit 15 Jahren, sagt Kucsko, als er ein Austauschsemester an einer US-Highschool machte. Dort fand er den Physikunterricht interessanter als an seiner Wiener Schule, und dorthin, in die USA, sollte es ihn auch wieder zurückziehen. Zuvor ging es aber in die Schweiz, aus recht pragmatischen Gründen: Es war klar, dass er im Ausland studieren wollte, und die ETH Zürich legte ihm am wenigsten Zugangshürden in den Weg. Auch seine Eltern legten ihm nahe, sich auf ein Fachgebiet zu konzentrieren, das nicht allzu viele studieren: "Vielleicht wollten sie mich absichtlich von Jus fernhalten, weil beide Juristen sind."

Nach dem Bachelor in Zürich streckte Kucsko seine Fühler in Richtung USA aus und landete in der Arbeitsgruppe des Harvard-Quantenforschers Mikhail Lukin. Auf sein Geheiß hin beschäftigten sich er und sein Schweizer Kollege Peter Maurer mit dem Problem der Speicherung von Quantenzuständen. Quantenspeicher könnten in Zukunft Information völlig diebstahlsicher verwahren und etwa in Kreditkarten zum Einsatz kommen. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. Bisher funktionierten entsprechende Speicherverfahren nämlich nur bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt, bei höheren Temperaturen geht die Information innerhalb von wenigen Millisekunden verloren.

Kucsko und seine Kollegen machten sich in einem synthetischen Diamanten auf die Suche nach einer bestimmten Verunreinigung, einem sogenannten Nitrogen-Vacancy-Center, mittels dem ein nahegelegenes C-13-Kohlenstoff-Isotop beeinflusst werden kann. Das C-13 verfügt über " einen Kernspin, den man spezifisch ansprechen kann", erklärt der Physiker - im Gegensatz etwa zu C-12, das sehr robust ist und keine Wechselwirkung zulässt. Der Atomkern fungiert als Quanten-Bit, das mit Mikrowellen und Laser beschrieben und ausgelesen werden kann. Auf diese Weise haben es die Forscher geschafft, die Speicherdauer eines Quantenzustands bei Raumtemperatur auf über eine Sekunde zu verlängern. Ein Quantensprung, sozusagen.

Die nächsten drei Jahre wird Kucsko wohl noch in Harvard bleiben, um sein Doktorat abzuschließen. Für den Postdoc überlegt er, nach Österreich zurückzukehren. Es stimme schon, dass man weggehen muss, um etwas zu erreichen. "Aber das heißt nicht, dass man nicht wieder zurückkehren kann." Wenn er sich später um eine Professur bewirbt, würde er das auch "am liebsten in Österreich" tun. In Amerika wäre das nur attraktiv, wenn man es an eine Top-Uni schafft - und das sei extrem schwierig.

Vorerst stehen aber weitere Quantenexperimente in Harvard auf dem Plan. Im Moment beschäftigt sich Kucsko gerade mit Nanodiamanten. Dass ihre Frequenz temperaturabhängig ist, sah man bisher als Nachteil. Wenn man die Diamanten als winzige Thermometer einsetzt, könnte die Temperatursensibilität zum Vorteil werden: "Man kann sie in lebendige Zellen einführen und dort was Interessantes messen." (Alois Pumhösel, DER STANDARD, 25.7.2012)

  • Georg Kucsko (25), Harvard-Student und "Science"-Autor.
    foto: privat

    Georg Kucsko (25), Harvard-Student und "Science"-Autor.

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