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Quantentechnologie revolutioniert 21. Jahrhundert – Nobelpreisträger diskutieren in Lindau

30.06.2016

Ist die Quantentechnologie die Zukunftstechnologie des 21. Jahrhunderts? Anlässlich der 66. Lindauer Nobelpreisträgertagung ist dies die Ausgangsfrage einer Podiumsdiskussion mit den Laureaten Serge Haroche, Gerardus 't Hooft, William Phillips und David Wineland. Kuratoriumsmitglied Prof. Dr. Rainer Blatt, international renommierter und mehrfach ausgezeichneter Quantenphysiker und wissenschaftlicher Leiter der Tagung, äußert sich im Interview zu den Erwartungen an die „zweite Quantenrevolution“.

Für Blatt besteht kein Zweifel: Die Quantentechnologien treiben eine technologische Umwälzung voran, deren Einfluss heute nicht abschätzbar ist. Sie können zum Innovationsmotor für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft im 21.Jahrhundert werden – technisch steht dem nichts im Wege.

In den Laboren zeigen erste Prototypen, wie immens das Potential der Quantentechnologien ist. Konkrete Anwendungen sind in den Bereichen der Mess- und Rechentechnik und bei Simulationen zu erwarten. Umfangreiche finanzielle Förderung ist vonnöten, um den Anschluss an die Entwicklung zu halten.

Herr Professor Blatt, die erste Quantenrevolution lieferte die physikalischen Grundlagen für bahnbrechende Entwicklungen wie Computerchips, Laser, Magnetresonanztomographie und die moderne Kommunikationstechnologie. In dem Mitte Mai publizierten Quanten-Manifest sprechen Forscher nun von einer sich anbahnenden zweiten Quantenrevolution. Worin besteht diese?

Diese, manchmal so genannte 2. Quantenrevolution macht Gebrauch von dem Phänomen der Verschränkung. Sie ist ein natürliches Phänomen, das Grundlagenforscher bereits in den dreißiger Jahren des vergangenen Jahrhunderts erkannten. Bislang ziehen alle von Ihnen genannten Techniken ihren Nutzen von der Welleneigenschaft, die der Quantenphysik zugrunde liegt und deren Phänomene in der Quantenwelt oft unter dem Stichwort Welle-Teilchen-Dualismus abgehandelt werden.

Damit sind bereits Quantentechnologien heute verfügbar, die oft gar nicht als solche erkannt werden aber einen großen Teil unserer Instrumente ermöglichen. Das Wesen der Verschränkung, seit gut 85 Jahren bekannt, wurde hingegen erst in den vergangenen vier Jahrzehnten nach Erkenntnissen von John Bell in den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts experimentell erforscht.

Heute ist die Verschränkung die Grundlage für viele neue Möglichkeiten, wie etwa die Quantenkommunikation, die Quantenmetrologie und für den Quantencomputer. Gerade die Nutzung dieser neuen Möglichkeiten wird oft als die 2. Quantenrevolution verstanden.

Wie lange wird es dauern, bis die zweite Quantenrevolution uns marktfähige Anwendungen und Produkte beschert?

Im Bereich der Quantenkommunikation gibt es bereits marktfähige Anwendungen und Produkte, man kann solche Geräte bereits kaufen und kommerziell nutzen. Die Nutzung der Verschränkung auch für Materie - und nicht nur für Photonen - wird zu neuen Messmöglichkeiten durch empfindlichere und schnellere Sensoren führen und zunächst kleine und schließlich auch große Quantenprozessoren bringen, die in vielfältiger Weise eingesetzt werden können wie beispielsweise für Simulationen.

In einem ersten Schritt wird das für einige (aber wichtige) Spezialprobleme erfolgen und in weiterer Zukunft auch für universelle Berechnungen. Denn es gibt kein erkennbares Hindernis, um die Quantentechnologien zu realisieren. Kontinuierlich werden sich immer komplexer werdender Systeme entwickeln. Dazu gehört auch die Entwicklung und der Einsatz von neuen Technologien und Methoden, die bisher noch nicht verfügbar sind. Mit der breiteren Verfügbarkeit von Quantentechnologien werden auch die Ideen für deren Einsatz und Anwendungen rasant zunehmen.

Was erwarten Sie an weitreichenden Veränderungen in Gesellschaft und Wirtschaft durch die zweite Quantenrevolution?

Zunächst werden solche Technologien erweiterte und verbesserte Mess- und Rechenmöglichkeiten bieten, die kontinuierlich die weitere Entwicklung in den Wissenschaften befördern. Es ist schwer vorhersehbar, wie weitreichend die Veränderungen in der Gesellschaft und für die Wirtschaft sein werden. Ähnlich unvorhersehbar waren die Veränderungen, die durch die Entwicklung des Lasers entstanden sind. Noch Anfang der 60er Jahre wurde der Laser als die Antwort auf eine noch nicht gestellte Frage bezeichnet, heute, nach nur etwas mehr als 50 Jahren ist er ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens geworden. Ich erwarte eine ähnliche Entwicklung für die Quantentechnologien.

Werden von der zweiten Quantenrevolution nur die hochentwickelten Länder oder Regionen dieser Welt profitieren, die massiv in die Spitzenforschung investieren können?

Es werden schließlich alle davon profitieren, aber ähnlich wie mit allen Entwicklungen, werden nur jene Länder und Regionen wirklich, das heißt auch im kommerziellen Sinne Profit daraus ziehen, die rechtzeitig mit der Entwicklung und Weiterentwicklung dieser Technologien beteiligt sind. Wir brauchen noch für Jahrzehnte Spitzenforschung, wozu ein gewisses Engagement gehört, finanziell, institutionell und vor allem personell, um die Potentiale der Quantentechnologien zu erschließen.

Zur Person Rainer Blatt:
Prof. Dr. Rainer Blatt
Institut f. Experimentalphysik, Universität Innsbruck
Institut f. Quantenoptik und Quanteninformation, Österreichische Akademie der Wissenschaften

Weitere Informationen:

http://www.lindau-nobel.org - Website
http://mediatheque.lindau-nobel.org - Mediathek
http://blog.lindau-nobel.org - Blog

Gero von der Stein | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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