Internationaler Masterstudiengang: TU Kaiserslautern bildet Experten für die Quantentechnik aus

Im August letzten Jahres haben Chinesen den ersten Quanten-Satelliten ins All geschickt. Er soll eine abhörsichere Kommunikation gewährleisten. Beispiele wie dieses zeigen, dass die Quantenforschung rasant voranschreitet: Viele quantenmechanische Grundlagen kann die Forschung mittlerweile erklären.

„Die Europäische Kommission möchte in den nächsten Jahren bis zu einer Milliarde Euro investieren, um Erkenntnisse aus der Quantenforschung in die Anwendung zu überführen“, sagt Professor Dr. Artur Widera, der an der TU Kaiserslautern zu Quantensystemen forscht. Dabei geht es nicht nur um leistungsstarke Quantencomputer und abhörsichere Kommunikationsnetze, sondern auch um weitere Techniken, wie etwa neuartige Sensoren für bildgebende Verfahren in der medizinischen Diagnostik oder Simulationsprogramme für Werkstoffforschung und Maschinenbau. Auch die Bundesregierung plant eigene Förderprogramme.

Um solche Techniken zu entwickeln und anzuwenden, braucht es allerdings Experten, die sich in der Welt von Quanten, Spins und Co. auskennen. Die TU Kaiserslautern trägt diesem Bedarf Rechnung: Zum Wintersemester 2016/17 führt sie den viersemestrigen Masterstudiengang „Advanced Quantum Physics“ ein. Er ist damit bundesweit einer der ersten Studienangebote, bei dem der Schwerpunkt auf der Quantenforschung und Quantentechnologie liegt.

„Das Studium beinhaltet viele Praktika. Außerdem können die Studierenden eigenständig im Labor arbeiten. Wir vermitteln unter anderem wichtige Techniken, die notwendig sind, um die Quantenwelt zu erforschen“, so Widera weiter. Darüber hinaus stehen Themen wie Photonik, Festkörperphysik, das Verarbeiten von Quanteninformationen und mikrophysikalische Grundlagen der Materialwissenschaft auf dem Programm. Es geht außerdem um theoretische Quantenphysik. „Studierende lernen komplexe Quantensysteme und -effekte zu beschreiben. Diese theoretischen Arbeiten sind ein wichtiger Teil der Forschung“, fährt Widera fort.

Während des Masterstudiengangs haben die Studentinnen und Studenten Gelegenheit, im Rahmen eines Praktikums oder als wissenschaftliche Hilfskraft an Forschungsprojekten der einzelnen Arbeitsgruppen mitzuwirken. Alle Vorlesungen und Seminare finden in englischer Sprache statt. Die Masterarbeit wird in einer der Arbeitsgruppen angefertigt.

An der TU Kaiserslautern bildet die Quantenforschung einen eigenen Schwerpunkt: Gleich in vier Sonderforschungsbereichen gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Quantenphänomenen auf den Grund. Professor Dr. Michael Fleischhauer und sein Team arbeiten zum Beispiel daran, verschiedene Quantensysteme an ihre Umgebung zu koppeln. Bislang sind solche Systeme sehr empfindlich und nicht stabil. Sie können nur unter bestimmten Bedingungen bestehen. Die Forscher arbeiten an einem ganz neuen Zugang, um Quantensysteme zu kontrollieren.

Auch die Europäische Union fördert Arbeiten hierzu. So hat Professor Widera einen ERC Starting Grant – einen der höchsten Auszeichnungen der EU – für seine Arbeiten auf diesem Gebiet erhalten. Er erforscht unter anderem Quanteneigenschaften von Supraflüssigkeiten, mit denen er die bislang unverstandenen Mechanismen von Supraleitern verstehen möchte. Widera nutzt dafür Modelle, mit denen er die Quantenwelt simuliert.

Dazu fängt er einzelne Atome gewissermaßen in Käfigen aus ultrakalten Gaswolken und Laserlicht ein, um ihre quantenmechanischen Eigenschaften zu studieren. Auch Physik-Professor Dr. Burkhard Hillebrands ist für seine Arbeiten mit einem ERC Advanced Grant ausgezeichnet worden. Er widmet sich sogenannten Magnon-Quantenteilchen, mit denen das Verarbeiten und Speichern von Daten künftig wesentlich leistungsfähiger werden könnte.

Am Landesforschungszentrum Optik und Materialwissenschaften, OPTIMAS, arbeiten zudem Forscher aus Physik, Chemie, Biologie und Materialwissenschaften interdisziplinär zusammen, um Wechselwirkungen zwischen Spin, Licht und Materie zu untersuchen.

Wer an einem Studienplatz interessiert ist, sollte einen Bachelorabschluss besitzen, der den Studieninhalten des Bachelorangebots in der Physik an der TU Kaiserslautern entspricht.

Studieninteressierte aus dem Ausland müssen sich bis zum 30. April bewerben, aus Deutschland haben sie Zeit bis 31. August.

Bewerbung für Studieninteressierte aus dem Ausland:
University of Kaiserslautern
Department of International Affairs: ISGS
Gottlieb Daimler Str. 47
D 67663 Kaiserslautern
Germany

Weiter Informationen unter: https://www.physik.uni-kl.de/quantum-master

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Artur Widera
Lehrgebiet Quantenphysik einzelner Atome und ultrakalter Quantengase
Tel.: 0631 205-4130
E-Mail: widera[at]physik.uni-kl.de