Quanten unter dem Mikroskop: Wie wir mit einzelnen Atomen rechnen können
(Dr. Johannes Zeiher, Max-Planck-Institut für Quantenoptik)
Die Kontrolle über quantenmechanische Phänomene liegt einer Vielzahl moderner Technologien zugrunde. Dazu gehören zum Beispiel Laser oder moderne Halbleitermaterialien. In beiden Fällen wird eine große Anzahl elementarer Bausteine kontrolliert, hier Photonen oder Elektronen.
Darüber hinaus eröffnet die gezielte mikroskopische Detektion und Ansteuerung einzelner elementarer Bausteine ein komplett neues Fenster in die Welt der Quantenmechanik.
In meinem Vortrag möchte ich illustrieren, wie wir in unserer Arbeit Einblick in diese faszinierende mikroskopische Welt erhalten, indem wir einzelne Atome mit Hilfe von Lasern kühlen, kontrollieren und detektieren. Dies erlaubt uns - Baustein für Baustein, Atom für Atom - komplexere quantenmechanische Systeme zusammenzusetzen und anschließend gezielt zu untersuchen. Unsere Experimente ermöglichen uns zum einen, neuartigen Phänomenen in wechselwirkenden Quantensystemen vieler Teilchen auf die Spur zu kommen. Sie erlauben es uns zum anderen, mit Atomen als quantenmechanischen Informationsträgern zu arbeiten und sogenannte Quantencomputer zu realisieren. Mit solchen Maschinen können perspektivisch Rechnungen durchgeführt werden, die die Möglichkeiten klassischer Computer übersteigen und damit das Tor zu neuen Anwendungen aufstoßen.