Gastkommentar

Markus Aspelmeyer © Andreas Schlosser
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Dossier

"Das Weltbild auf den Kopf gestellt"

Gastkommentar

29.11.2018
  • Wien (Gastkommentar) - Von der Quantenphysik wissen wir eines sicher: sie hat unser Weltbild auf den Kopf gestellt. Und das bereits vor über hundert Jahren. Mit der Erklärung der Struktur der Atome, der Materie und des Lichts haben völlig neue Konzepte in unsere Naturbeschreibung Einzug gehalten, die philosophisch noch heute eine Herausforderung darstellen und aus Schulbüchern unter Begriffen wie Schrödingersche Katze oder Quantenverschränkung bekannt sind. Auch vonseiten der Anwendung spielt die Quantenphysik seit jeher eine wichtige Rolle: Wesentliche Technologien der Moderne, etwa der Laser oder der Transistor, können nur auf Basis der fundamentalen Quantengesetze verstanden werden.

  • Vor wenigen Jahrzehnten wurde erstmals klar, dass die gezielte Manipulation einzelner Quantensysteme radikal neue Wege zur Informationsverarbeitung, zur Kommunikation und in der Messtechnik eröffnen kann. Oft gehörte Stichworte dazu sind Quantencomputer, Quantenkryptografie und Quantensensorik, oder allgemein: Quantentechnologien. Was zunächst spannende, anfangs vielleicht sogar irrwitzige Ideen aus der Grundlagenforschung waren, wurde recht bald zu ersten Prototypen und in Einzelfällen sogar zu erfolgreichen Start-ups. Mit der Flaggschiff-Initiative der Europäischen Kommission zum Thema "Quantentechnologien", kurz Quanten-Flaggschiff, soll eine neue Ära in der technologischen und gesellschaftlichen Relevanz von Quantentechnologien eingeläutet werden. Ein europaweites, milliardenschweres Investitionspaket fördert den Schulterschluss zwischen Forschung und Industrie mit dem Ziel, europäische Forschungsexzellenz und Ausbildung im Bereich Quantenforschung weiter zu stärken, sowie Europa zu einem kompetitiven und attraktiven Industrie- und Investitionsstandort für Quantentechnologien auszubauen.

  • Ein wesentlicher Bestandteil dieser Initiative ist es, den "technology-push" in einen "market-pull" zu übersetzen. In anderen Worten: herauszufinden, worin die jetzige oder zukünftige Nachfrage nach dieser radikal neuen Technologie bestehen wird. Was sind die Märkte der Gegenwart und der Zukunft für Quantentechnologien? Im Bereich der Verschlüsselungstechnologien haben einige Firmen bereits gezeigt, dass ein solcher Bedarf existiert. Um diese Fragen auf breiter Basis zu beantworten und letztlich in relevante Produkte -und im Idealfall sogar in eine Industrielandschaft- umzusetzen ist es wichtig, alle Beteiligten aus Forschung und Industrie an einen runden Tisch zu bringen. Aus diesem Grund wurde das "Quantum Community Network" (QCN) etabliert: ein Zusammenschluss aller Quantentechnologie-Communities der EU Mitglieds- und assoziierten Staaten, repräsentiert durch jeweils einen Abgeordneten pro Land. Zu den Aufgaben des QCN zählt insbesondere die Identifizierung und Aktivierung relevanter Quantentechnologie-Akteure in der nationalen Forschungs-, Industrie- und Förderlandschaft, sowie deren europaweite Vernetzung.

  • Was wird Österreichs Rolle sein? Österreichische QuantenphysikerInnen sind international anerkannte Vorreiter auf dem Gebiet der Quanteninformationsverarbeitung und der Grundlagen der Quantenphysik. Sie haben durch visionäre experimentelle und theoretische Pionierarbeiten die moderne Quantenforschung maßgeblich geprägt. Die von der Europäischen Union 2009 in Auftrag gegebene Studie IFETRI belegt die internationale Spitzenposition österreichischer QuantenphysikerInnen: deren Arbeiten auf dem Gebiet der Quanteninformationsverarbeitung und Quantenkommunikation (QIPC) wurden in einem 10-Jahres-Zeitraum pro Publikation im Vergleich mit allen anderen Ländern weltweit am häufigsten von Fachkollegen zitiert. Fast ein Viertel aller Zitate aus dem europäischen Raum in diesem Zeitraum (EU27) entfiel auf Arbeiten von QuantenphysikerInnen in Österreich, wobei die österreichische Bevölkerung nur 1,67 Prozent der Einwohnerzahl der EU27 stellte. Diese hohe Zitierungsrate, begleitet von zahlreichen internationalen Preisen, belegt die internationale Wahrnehmung der österreichischen Quantenforschung als Wissenschaft von größter Qualität und Relevanz.

  • Die offene Frage und Herausforderung ist, ob und wie sich diese Dominanz in der Grundlagenforschung zum Thema Quantentechnologien auf die industrielle Anwendung in diesem Sektor übertragen lässt. Hier wird das QCN (in Österreich derzeit gebildet von Mitgliedern aus den Universitäten Wien und Innsbruck, dem AIT, der Industriellenvereinigung und den relevanten Ministerien) eine signifikante Rolle spielen, um Kollaborationen und andere Partnerschaften zu ermöglichen. Aufgabe der Forschergemeinschaft wird es bleiben, neben der eminent wichtigen freien Grundlagenforschung die Entwicklung von Quantentechnologien voranzutreiben, sei es durch weitere Forschung (etwa an Quantenalgorithmen oder an der Schnittstelle zwischen künstlicher Intelligenz und Quantencomputer), durch gemeinsame Projekte mit der Industrie, oder gar durch Schaffung neuer Firmen in Form von universitären oder industriellen Start-ups, die sich auf konkrete Nischenprodukte spezialisieren. Aufgabe der Industrie wird es sein, die Risiken gegen die Chancen einer völlig neuen Technologie abzuwägen und das Beste aus den vorhandenen europäischen Ressourcen zu machen.

  • Übrigens: China und die USA haben quasi zeitgleich ähnliche Investitionsprogramme zur Quantentechnologie ins Leben gerufen. Aus Sicht des Wissenschaftlers ist das willkommener Wettbewerb, denn je mehr Köpfe, umso größer ist die Chance auf neue Einsichten. Doch auch auf dem industriellen Sektor bedeutet das neue Möglichkeiten: das beste Produkt auf dem asiatischen Markt könnte auch ein europäisches sein...

Zur Person

Markus Aspelmeyer, Universität Wien und Gregor Weihs, Universität Innsbruck

Markus Aspelmeyer studierte Physik und Philosophie in München, wo er an der Ludwig-Maximilians-Universität auf dem Gebiet der Festkörperphysik promovierte. Nach einem fachlichen Wechsel in die Quantenoptik war er ab 2005 am neu gegründeten Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien tätig. Seit 2009 ist er Professor an der Fakultät für Physik der Universität Wien. Er ist Gründungsmitglied und derzeitiger Sprecher des Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ). Seine aktuellen Forschungsschwerpunkte sind die quantenoptische Kontrolle von massiven mechanischen Systemen, die Entwicklung von neuen Quantentechnologien zur Informationsverarbeitung sowie von neuen Experimenten an der Schnittstelle zwischen Quantenphysik und Gravitation.

Gregor Weihs ist Professor für Photonik am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck und Vizepräsident des FWF für Naturwissenschaften und Technik. Nach seiner Promotion sub auspiciis praesidentis an der Universität Wien im Jahr 2000 war er Consulting Assistant Professor an der Stanford University, USA und ab 2005 Associate Professor am Institute for Quantum Computing der University of Waterloo, Kanada bevor er 2008 nach Innsbruck berufen wurde. Unter seinen Auszeichnungen sind der Starting Grant des Europäischen Forschungsrats ERC und die Wilhelm Exner Medaille der Österreichischen Gewebevereins. In seiner Forschung beschäftigt er sich mit den Grundlagen der Quantenphysik und mit photonischen Quantentechnologien auf der Basis von Halbleiternanostrukturen. 2019 übernimmt Gregor Weihs die österreichische Vertretung im QCN von Markus Aspelmeyer.

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