Bis ans Limit des Messbaren : Wie QuantumFrontiers Grenzen verschiebt und Metrologie zum Motor des Quantenrechnens macht

Johannes Knörzer, Patrick Emonts

Nick Herbert

Die Quantentheorie funktioniert zauberhaft: Sie sagt alle meßbaren Quantenerscheinungen genau vorher und dazu noch viele, die wir nicht messen können (wie zum Beispiel die Temperatur im Inneren der Sonne) oder gar nicht messen wollen (wie zum Beispiel das „Klavierattribut“ des Elektrons). Diese Theorie hat bis jetzt jeden Test, den menschliche Einbildungskraft ersinnen konnte, bis hin zur letzten Dezimalstelle bestanden. Aber wie ein Zauberer, der einen wunderbaren Zauberstab geerbt hat, der immer wirkt, ohne daß der Zauberer wüßte warum, fühlt sich ein Physiker verloren, wenn er den fantastischen Erfolg der Quantentheorie erklären sollte.

Timothy Ferris

Der Vorgang des Forschens verändert die Sichtweise des Forschers. Odysseus und Marco Polo und Columbus kehrten als veränderte Menschen heim. So ist es auch bei der wissenschaftlichen Untersuchung der Extreme des Meßbaren, von den Tiefen des kosmologischen Raums bis hin zur gedrängten und hektischen Welt subatomarer Teilchen: Diese Reisen haben uns verändert und viele der wissenschaftlichen und philosophischen Auffassungen in Frage gestellt, die wir besonders lieb gewonnen hatten. Auf einige mußten wir verzichten, so wie wir bei einer Reise durch die Wüste Gepäck zurücklassen müssen. Andere wurden verändert und fast bis zur Unkenntlichkeit entstellt, wie die alten handgeschmiedeten Klettereisen oder das alte Seemannsmesser, mit hauchdünner Schneide und umwickelten Griff. Die Erforschung der Galaxien erweiterte den menschlichen Gesichtskreis um einen Faktor, der etwa um das 1026-fache größer ist als die Größenordnung, in der wir Menschen leben, und sie bewirkte die Wende, die wir mit dem Namen Relativitätstheorie verbinden. Sie zeigte, daß die Newtonsche Weltanschauung nur eine enge Sichtweise in einer weiten Welt darstellt, in der der Raum gekrümmt ist und die Zeit biegsam wird. Die Erforschung des subatomaren Bereichs trug uns weit in den Bereich des Kleinen hinein, zum etwa 10−15-fachen der menschlichen Skala; auch sie bewirkte eine Revolution. Das war die Quantenphysik, die alles verwandelte, was mit ihr in Berührung kam.

Michaël Esfeld

Holger Müller, Philipp Haslinger

Zusammenfassung Atominterferometer haben in den letzten Jahren große experimentelle Hürden gemeistert. So konnte mit ihnen vor kurzem der bis jetzt genaueste Wert der Feinstrukturkonstante bestimmt werden. Aber auch bei der Erforschung von Dunkler Energie lieferten sie wichtige Resultate. Selbst eine heftig debattierte, durch Schwarzkörperstrahlung hervorgerufene Kraft konnte experimentell nachgewiesen werden. In näherer Zukunft sind weitere bahnbrechende Entwicklung zu erwarten. Ein in einem optischen Resonator levitierendes Atominterferometer sollte die Empfindlichkeit und räumliche Genauigkeit von jetzigen Atominterferometern in der Messung von Kraftfeldern um viele Größenordnungen übertreffen. Das sollte viele neue spannende Experimente ermöglichen.

Detlef Dürr, Dustin Lazarovici