Von Quantenrätseln zur Quantentechnologie

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Abstract:

“In der Welt der Atome und Moleküle können Objekte in Zustände geraten, die uns im Alltag logisch verboten scheinen: Ein Atom kann zugleich verschiedene Energien, Orte oder Geschwindigkeiten annehmen. Der Identitätsverlust ununterscheidbarer Teilchen führt zu neuen Phänomenen der Materie. Quantensysteme können „spukhaft“ über auch große Distanzen in ihrer Information korreliert sein. Vieles davon hat schon konkrete praktische Anwendungen, von Atomuhren bis hin zur sicheren Übertragung von geheimer Information.

Ein Schlüsselphänomen der Quantenphysik ist die Dualität der Materie: komplexe Moleküle erscheinen uns unter dem Mikroskop als nanometergroße Teilchen. Wir können aber auch Experimente realisieren, in denen jedes Teilchen als weit delokalisierte Quantenwelle beschrieben werden muss, das Orte ‚erkunden‘ kann, die nach klassischer Logik nicht erreichbar wären. Was bedeuten dann aber Logik, die Realität des Ortes, Raum oder Zeit? Und warum erscheint uns die Alltagswelt so ‚normal‘?

Man kann experimentell die Masse, Größe und Komplexität in fortgeschrittenen Quantenexperimenten vergrößern und schauen, unter welchen Umständen Alltagsphänomene die Oberhand gewinnen. An der Universität Wien tun wir dies mit Vitaminen, Peptiden und Molekülen, deren Masse schon der von zehntausenden von Protonen entspricht.  Dabei stellt sich heraus, dass die Apparate, die zur Untersuchung dieser philosophischen Fragestellungen gebaut werden, empfindliche Kraftsensoren sind, die auch minimale Wechselwirkungen der Moleküle mit ihrer Umgebung noch nachweisen können. Dies nutzen wir um auf die elektrischen, optischen, magnetischen und strukturellen Eigenschaften komplexer Moleküle zu schließen, selbst wenn die Realität ihres Ortes zur Zeit der Messung nicht wohldefiniert ist. Wir diskutieren die Möglichkeiten für neue Verfahren und Anwendungen in der chemischen und molekularbiologischen Analytik.“

Die Bad Honnefer Industriegespräche bieten ein regionales Forum zum Know-how-Transfer, Erfahrungsaustausch und Networking unter Physikerinnen und Physikern. Hochkarätige Führungskräfte aus Wirtschaft und Wissenschaft sprechen zu Innovationen und aktuellen Branchentrends, relevanten Themen aus der Wirtschaft sowie herausragenden Entwicklungen, Trends und Top-Themen der Physik. Für Rückfragen stehen Ihnen die Mitglieder des Organisationsteams gerne unter der Adresse zur Verfügung.