Physik-Nobelpreis geht an Serge Haroche und David Wineland

Peter Illetschko, 9. Oktober 2012, 18:14

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foto: ap/dapd/ed andrieski (l) und michel euler (r)
Jäger von Schrödingers Katze: die Quantenphysiker David Wineland (links) und Serge Haroche (rechts), die Quantenzustände beobachteten, ohne sie zu zerstören.

Dem Franzosen und dem US-Amerikaner gelang mit ihren Experimenten ein wesentlicher Schritt in Richtung Quantencomputer

Es kommt auch bei den besten Forschern nur einmal im Leben vor, dass sie Anfang Oktober vom Nobelpreis-Komitee aus Stockholm angerufen werden. Der Franzose Serge Haroche war daher entsprechend überwältigt und musste sich sofort hinsetzen, als man ihm am Dienstag telefonisch mitteilte, was er wenig später bei der Live-Schaltung zur Nobelpreis-Pressekonferenz noch immer nicht ganz realisiert hatte: Haroche gewann gemeinsam mit dem US-Amerikaner David Wineland, beide Jahrgang 1944, den weltweit wichtigsten Wissenschaftspreis.

Den beiden Physikern gelang es, einen Quantenzustand einige Millisekunden lang aufrecht zu erhalten und von störenden Umwelteinflüssen abzuschirmen. Sie beobachteten den Zustand, ohne ihn zu zerstören, rühmte das Komitee. Damit schlugen sie eine Lösung eines lange währenden Problems in der Quantenphysik vor, denn bisher konnten die Teilchen zwar nachgewiesen werden, verschwanden aber gleich wieder.

Wineland verwendete dafür eine Ionenfalle, in der die Atome eingefangen und angeordnet wurden. Danach brachte er sie in eine Wechselwirkung mit Lichtteilchen. Haroche fing die Photonen in einem Mikrowellen-Resonator ein und brachte sie in eine Wechselwirkung mit Atomen: Er wählte also den umgekehrten Weg. Per Delsing, Mitglied des Nobel-Komitees, fand ein schönes Bild für die spukhafte Leistung der Laureaten: "Das ist ein bisschen so, wie einen Kuchen essen und ihn danach immer noch haben."

30 Jahre alte Vorarbeiten

Die Forschungen der ausgezeichneten Physiker waren aber auch das Ergebnis langer Vorbereitungen. Christian Roos, Quantenphysiker an der Universität Innsbruck, sagt, dass die Ideen für diese Arbeiten bis zu dreißig Jahre zurückreichen. Beide Wissenschafter hätten mit ihren Experimenten ungefähr gleichzeitig begonnen. Ihnen sei ein wichtiger Schritt gelungen, darauf könne man aufbauen.

David Wineland vom renommierten National Institute of Standards and Technology (NIST) und der University of Colorado in Boulder gilt seit Jahren als würdiger Nobelpreiskandidat - auch aufgrund der von ihm durchgeführten Atomkühlung durch Laser. 2010 erhielt er gemeinsam mit Ignacio Cirac und dem Innsbrucker Peter Zoller die Benjamin-Franklin-Medaille für Physik.

Er und Haroche, Professor am College de France und der Ecole Normale Supérieure, setzten das Gedankenexperiment des österreichischen Physikers Erwin Schrödinger - die Katze ist tot und lebendig - in der mikroskopischen Laborwelt um. Es kam zu Überlagerungen von Quantenzuständen, die Wineland treffend beschrieb: "Das Ganze ist wie eine Murmel, die in einer Kugel vor- und zurückrollt und gleichzeitig auf der linken wie auf der rechten Seite liegt."

Das Nobel-Komitee meinte am Dienstag, die ausgezeichneten Arbeiten wären richtungsweisend für einen auf Quantentechnologie basierenden Computer gewesen, "der unser Leben in diesem Jahrhundert genauso radikal verändern könne, wie es der klassische Computer im vorigen Jahrhundert getan hat." Noch allerdings kann von leistungsfähigen Quantencomputern keine Rede sein. Physikern wie dem Innsbrucker Rainer Blatt, der mit Wineland immer wieder zusammen arbeitet, ist es aber immerhin bereits gelungen, in Ionenfallen Quantenbytes zu erzeugen. Seit 2011 hält Blatt mit 14 verschränkten Ionen den Weltrekord.

"Da sind Erkenntnisse von Wineland dabei", sagte Blatt gegenüber der Austria Presse Agentur. Blatt bezeichnete Wineland als "einen der Pioniere, die mit einzelnen Ionen Experimente gemacht haben". Seine bahnbrechenden Arbeiten hätten viele neue Ideen mit einzelnen Atomen ermöglicht.

Apropos: Alle Jahre wieder werden auch heimische Quantenphysiker als Nobelpreis-Kandidaten gehandelt. Anton Zeilinger und Peter Zoller waren diesmal nicht auf der traditionellen Kandidatenliste von Thomson Reuters. Wahrscheinlich kommen sie auch für einige Jahre nicht als Preisträger infrage, denn in nächster Zukunft werden wohl andere Teilbereiche der Physik zum Zug kommen. Zum Beispiel die Teilchenphysik, der am Large Hadron Collider LHC heuer wahrscheinlich der Nachweis des Masseteilchens Higgs-Bosons gelang.

Als sich Haroche, der 2009 auch einen Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats ERC gewann, wieder gefangen hatte, ging er zur Normalität des Quantenphysiker-Alltags über und meinte: "Ich werde zu Hause Champagner trinken und dann ins Labor gehen." (Peter Illetschko, DER STANDARD, 10.10.2012)

Link
Nobelprize.org: The Nobel Prize in Physics 2012