Physik-Nobelpreis geht an Quantenphysiker Anton Zeilinger

Der diesjährige Nobelpreis in Physik geht an den österreichischen Physiker Anton Zeilinger, Alain Aspect (Frankreich) und John F. Clauser (USA). Die Royal Swedish Academy of Science zeichnet heuer die Forschung in der Quantenmechanik aus. 

Anton Zeilinger ist Quantenphysiker an der Universität Wien und Teil der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Ausgezeichnet werden seine Erfolge bei der Quantenteleportation. Das erste Mal konnte er 1997 einen Quantenzustand von einem Photon zum nächsten übertragen. Seine Experimente brachten ihm den Spitznamen "Mr. Beam" ein.

Verschränkung

Das "Beamen", von dem man damals sprach vermittelt aber ein falsches Bild dessen, was Zeilinger tatsächlich geschafft hat. Vielmehr schaffte es sein Team, die Regeln der Quantenphysik so auszunutzen, dass winzige Lichtpartikel (Photonen) sich verschränken. Das bedeutet, sie sind so miteinander verbunden, dass sich ihre Zustände auch über weite Strecken hinweg aufeinander übertragen.

Bei einem Quantencomputer heißt das etwa: Wenn Teilchen A den Zustand 1 hat, dann weiß man sicher, dass auch Teilchen B den Zustand 1 hat. Einstein nannte das eher abwertend die "spukhafte Fernwirkung". Die Teilchen müssen dafür nur einmal verschränkt werden, eine räumliche Nähe ist nicht notwendig. So übertrug Zeilinger die Quantenzustände schon durch die Donau und zwischen zwei kanarischen Inseln. 

Bellsche Ungleichung

John F. Clauser konnte diese Quantenverschränkung 1969 erstmals beobachten. Sein Experiment nutzte die Bellsche Ungleichung und bestätigte damit, dass die Quantenmechanik anderen Regeln folgt. Bei der 1964 von Joseph Bell aufgestellten Theorie geht es um Lokalität und Realismus bei verschränkten Teilchen. Lokalität bedeutet, die Teilchen nicht mit Überlichtgeschwindigkeit Signale aussenden können. Realismus heißt, der Wert eines Teilchens ist unabhängig von der Messung und steht fest, zum Beispiel durch physikalische Variablen, die man noch gar nicht kennt.

Zudem beinhaltet die Theorie die Annahme des "freien Willen", also dass die Teilchen nicht bei der Messung beeinflusst werden und die Eindeutigkeit eines gemessenen Zustands (z.B.1 oder 0). Wird bei einem Bell-Experiment mindestens eine dieser 4 Regeln verletzt. So konnte der 3. Preisträger Alain Aspect beweisen, dass in der Quantenmechanik andere physikalische Gesetze gelten als  die der bekannten lokal-realistischen.

Der Preis ist auch in diesem Jahr mit 10 Millionen SEK dotiert (knapp 930.000 Euro). Im vergangenen Jahr teilten sich Klaus Hasselmann, Syukuro Manabe (USA) und Giorgio Parisi den Preis für ihre physikalischen Modelle zum Erdklima.