Zwei Nobelpreise für isolierte Partikel

Der diesjährige Nobelpreis für Physik geht an die beiden Quantenphysiker Serge Haroche vom College de France in Paris und David Wineland vom National Institute of Standards and Technology in Boulder (US-Bundesstaat Colorado). Das gab die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften heute, Dienstag, in Stockholm bekannt. Die beiden hätten "durch den Nachweis der direkten Beobachtung von einzelnen Quanten-Teilchen ohne sie zu zerstören die Tür zu einer neuen Ära des Experimentierens in der Quantenphysik" aufgestoßen.

Beobachtungs-Methoden

Die beiden diesjährigen Physik-Nobelpreisträger hätten unabhängig voneinander "Methoden zur Messung und Manipulation einzelner Partikel (wie Atome oder Photonen, Anm.) erfunden und entwickelt, wobei deren quantenmechanische Natur dabei in einer Weise erhalten bleibt, die vorher unerreicht war", begründete das Nobelpreis-Komitee in Stockholm seine Entscheidung. Dabei hätten sie die Tür zu einer neuen Ära des Experimentierens in der Quantenphysik aufgestoßen, da sie direkte Beobachtungen an Quantenpartikeln ermöglichten, ohne sie dabei zu zerstören.

Ein zentrales Problem in der Quantenphysik ist es, einzelne Partikel von ihrer Umgebung zu isolieren und sie dann vom Einfluss der Umwelt derart abzuschirmen, dass ihre Quanteneigenschaften nicht verloren gehen. Durch die Methoden, die die beiden Physiker und ihre Forschungsgruppen entwickelten, wurde es möglich sehr sensible Quantenzustände zu messen und zu kontrollieren, die voher nicht direkt beobachtet werden konnten. Die neuen Methoden erlaubten es ihnen die Teilchen zu untersuchen und zu zählen, heißt es in einer Aussendung des Komitees.

Wineland fing elektrisch geladene Atome, sogenannte Ionen, in Fallen, um sie dann mittels Photonen zu messen. Haroche ging den umgekehrten Weg: er misst und kontrolliert in Fallen gefangene Photonen, indem er Atome durch die Falle schickt.

Erster Schritt Richtung Quantencomputer

Die Arbeit der beiden Wissenschafter im Bereich der grundlegenden Interaktionen zwischen Licht und Materie hätten zu ersten Schritten in Richtung eines auf Quantentechnologie basierenden Computers geführt. "Der Quantencomputer könnte unser Leben in diesem Jahrhundert genauso radikal verändern, wie es der klassische Computer im vorigen Jahrhundert getan hat", so das Komitee. Winelands Forschungen haben auch dazu geführt, die Zeit noch präziser zu messen - Uhren, die auf Quantentechnologien beruhen, sind weit präziser als herkömmliche Atomuhren.

Serge Haroche, geboren am 11. September 1944 in Casablanca (Marokko) wurde 1971 an der Universite Pierre et Marie Curie in Paris promoviert. Er ist Professor am College de France und der Ecole Normale Supérieure, beide in Paris.

David Wineland, geboren am 24. Februar 1944 in Milwaukee (USA) erhielt sein Ph.D. 1970 an der Harvard University. Er arbeitet am National Institute of Standards and Technology (NIST) und der University of Colorado in Boulder (US-Bundesstaat Colorado).

Österreich-Verbindung
Wineland war erst im September in Innsbruck, um beim Symposium zum Thema "Frontiers of Quantum Physics" den beiden in Innsbruck tätigen Quantenphysikern Rainer Blatt und Peter Zoller zum 60. Geburtstag zu gratulieren. Blatt hat eng mit den beiden Nobelpreisträgern zusammengearbeitet. Zoller wurde gemeinsam mit David Wineland und Ignacio Cirac 2010 mit der Benjamin Franklin Medaille für Physik ausgezeichnet, die drei Physiker erhielten die Medaille für ihre Beiträge zur Entwicklung von Quantencomputern.