Wie misst man ein Qubit praktisch?

Im ZEIT-Podcast "Nur eine Frage" stellen wir einfache, aber grundlegende Fragen, die viele von uns umtreiben, auf die eine klare Antwort oft schwer zu finden ist. Wir befragen die bestmögliche Expertin, den bestmöglichen Experten, den wir für das jeweilige Thema finden können – so lange, bis wir eine definitive Antwort bekommen.

In dieser Folge fragen wir den theoretischen Physiker Peter Zoller: Ist die Welt verrückt? Teilchen, die mal Welle, mal Teilchen sind – je nachdem, ob man hinschaut. Verschränkte Objekte, die über Galaxien hinweg instantan verbunden scheinen. Zufall, der nicht auf Unwissen beruht, sondern fundamental in der Natur steckt. 100 Jahre nach ihrer Begründung erscheint die Quantenmechanik noch immer absurd. Werden wir sie jemals verstehen?

Peter Zoller ist Professor für Theoretische Physik an der Universität Innsbruck und Emeritus Research Director am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. 1995 lieferte er gemeinsam mit Ignacio Cirac einen Bauplan für einen Quantencomputer – das Ionenfallenmodell –, das heute zu den führenden Technologien auf diesem Gebiet gehört.

Im Podcast erklärt Zoller die Grundpfeiler der Quantenmechanik: warum das berühmte Doppelspaltexperiment unser Weltbild erschüttert, was Einsteins "spukhafte Fernwirkung" wirklich bedeutet und weshalb die Experimente von Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger – ausgezeichnet mit dem Nobelpreis 2022 – Einstein am Ende widerlegten. Er erläutert, warum Schrödingers Katze im Alltag nie gleichzeitig tot und lebendig sein kann und warum der Zufall in der Natur nicht auf Unwissenheit beruht, sondern echt und fundamental ist.

Zoller gibt aber auch Einblicke in die Praxis: Wie fängt man einzelne Atome in einer Falle? Warum sind Atome perfekte Qubits – ganz ohne Fabrikationsfehler? Und warum braucht es noch 10 bis 20 Jahre, bis Quantencomputer weltverändernde Anwendungen ermöglichen? Dabei zieht er Parallelen zur künstlichen Intelligenz, deren Grundideen ebenfalls Jahrzehnte brauchten, bevor die Hardware ihren Durchbruch erlaubte.

"Unter der Woche sind wir Quanteningenieure", sagt Zoller. "Aber am Sonntagmorgen beim Kaffee denke ich schon nach: Was ist hier eigentlich passiert?"

Seine Antwort auf die Titelfrage: "Nicht die Welt ist verrückt – wir denken zu kleinkariert. Die Natur ist viel komplexer und offener, als unser Denken es zulässt. Die Einschränkung liegt bei uns, nicht bei der Welt."

Produktion: ifbbw, Pool Artists

Redaktion: Jens Lubbadeh

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