Die drei Physiknobelpreisgewinner 2022 (Foto: Pressestelle, Nobel Prize Outreach. Illustration: Niklas Elmehed.)

Physik-Nobelpreis 2022

Grundlage für ein neues Zeitalter in der Quantentechnologie

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AUTOR/IN
Thomas Hillebrandt
ONLINEFASSUNG
Elisabeth Theodoropoulos
Antonia Weise

Die drei Quantenphysiker Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger wurden mit dem Physik-Nobelpreis geehrt. Ihre Forschung ist wegweisend für neue Quantentechnologien.

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Forschung an der Grenze des Vorstellbaren

Das Forschungsgebiet der drei Nobelpreisträger ist die Quantenphysik.

Dies ist ein Bereich der Physik, welcher sich mit dem Verhalten und der Wechselwirkung kleinster Teilchen befasst, bei denen auch beliebige "Überlagerungen" dieser Zustände erlaubt sind. Das bedeutet zum Beispiel, dass ein Atom sich gleichzeitig in einem und in einem anderen Energiezustand befinden kann - ein Lichtteilchen gleichzeitig horizontal und vertikal schwingen oder ein Molekül gleichzeitig sowohl ganz als auch zerbrochen sein kann.

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Es ist ein Wissenschaftsbereich an der Grenze des Vorstellbaren, in den die diesjährigen Nobelpreisträger für Physik tief eingedrungen sind. Die schwedische Akademie der Wissenschaften ehrte den Franzosen Alain Aspect, den US-Amerikaner John F. Clauser und den Österreicher Anton Zeilinger für ihre bahnbrechenden Experimente auf dem Gebiet der Quantenphysik. Deren Ergebnisse, so heißt es in der Würdigung, hätten den Weg geebnet für neue, auf Quanteninformation basierende Technologien.

“This prize is an encouragement to young people – the prize would not be possible without more than 100 young people who worked with me over the years.” – Anton Zeilinger during the press conference where he was announced as one of the 2022 #NobelPrize laureates in physics. https://t.co/2KASRsmuuQ

Die Preisträger

John F. Clauser (Foto: picture-alliance / Reportdienste, /dpa/ap)
Der Physiker John F. Clauser ist 1942 in den USA geboren. Er machte in seinen Experimenten die erste Beobachtung zu Quantenverschränkungen und schaffte dadurch die Grundlage für die Forschung der anderen beiden Preisträger. /dpa/ap
Alain Aspect  (Foto: picture-alliance / Reportdienste, / dpa)
Alain Aspect ist 1947 in Frankreich geboren. Er beschäftigte sich wie John F. Clauser damit, die Theorie der verschränkten Teilchen zu beweisen. / dpa

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Der dritte Gewinner, Anton Zeilinger ist 1945 in Österreich geboren und Hochschullehrer an der Universität in Wien. Im Podcast von SWR2 Wissen spricht er ausführlich über seine Forschungen und die "zweite Quantenrevolution".

Teilcheneinheit - weit voneinander entfernt - und trotzdem verbunden

Aufeinander aufbauend forschten die drei Wissenschaftler an sogenannten „Verschränkungen“, bei denen sich zwei Teilchen wie eine einzige Einheit verhalten. 

Sie befinden sich in zwei Zuständen gleichzeitig, sind immer miteinander verbunden, unabhängig davon wie weit sie voneinander getrennt sind. Was mit einem der Teilchen in einem verschränkten Paar passiert, bestimmt, was mit dem anderen Teilchen geschieht, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind.

Die Eigenschaft der Quantenmechanik. Zwei Teilchen, die unabhängig von ihrer Entfernung in einem gemeinsamen Zustand existieren. (Foto: Pressestelle, © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)
Die Quantenmechanik ermöglicht, dass sich zwei oder mehr Teilchen wie eine Einheit verhalten. Wie weit diese Teilchen voneinander entfernt sind spielt dabei keine Rolle. Pressestelle © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Die Bedeutung der Forschung

Durch die experimentelle Forschung der Preisträger konnten neue Werkzeuge im Bereich der Quantentechnologie entwickelt werden. Beispielsweise können Quantenzustände und all ihre Eigenschaften beeinflusst werden. Dies schafft die Grundlage, um Quantencomputer zu bauen, Messungen zu verbessern, Quantennetze aufzubauen und eine sichere Übermittlung von Nachrichten durch Quantenverschlüsselung zu etablieren.

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