Quantenphysik auf Spur

„Bei Erkenntnissen spielt Zufall oft große Rolle“

Einer der zahlreichen Laser in den Laboren am Institut.

(Bild: Johanna Birbaumer)

Seit Anton Zeilinger den Nobelpreis für Physik erhalten hat, ist die Quantenphysik einem größeren Teil der Bevölkerung zumindest ein Begriff. Das Institut in Tirol feiert heuer Geburtstag. Die „Krone“ schaute vorbei. Einer der Gründer berichtet von den Anfängen.

Mit dem Nobelpreis für Physik wurde 2022 Anton Zeilinger für seine Forschung auf dem Gebiet der Quantenteleportation ausgezeichnet. Neun Jahre lang forschte er auch in Innsbruck. Anlässlich der Auszeichnung stattete ein Tiroler Redakteur damals den Physikern dort einen Besuch ab.

Quantenphysik in aller Kürze

Die Quantenphysik beschreibt die Naturgesetze im atomaren und subatomaren Bereich und sagt ebenso Eigenschaften von viel größeren Systemen voraus. Ohne sie hätten wir weder Computer, Smartphones noch Laser oder Solarzellen.

Im heurigen Jahr feiert das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) sein 20-jähriges Jubiläum. Aus diesem Anlass begab sich die „Tiroler Krone“ ein weiteres Mal zum Campus im Westen der Landeshauptstadt.

Physiker und einer der Gründer des Institutes Rudolf Grimm im Gespräch mit der „Tiroler Krone“.

(Bild: Johanna Birbaumer)

In 1990er-Jahren wurden die Grundsteine gelegt
Einer der Gründer und der Direktoren des IQOQI ist Rudolf Grimm. Er erinnert sich an die Anfänge zurück: „Es gab schon in den 1990er-Jahren einige tolle Erfolge in der Quantenphysik. Damals war auch Anton Zeilinger noch hier, zudem Peter Zoller und Rainer Blatt. Es war eine Zeit, in der sich viele Dinge entwickelt haben. Ein ganz wichtiger Schritt war dann jedoch die Gründung eines Spezialforschungsbereiches, der vom Wissenschaftsfonds FWF gefördert wurde. Damals wurden Arbeitsgruppen aus Innsbruck und Wien zusammengefasst. Wir konnten später die Akademie der Wissenschaften von diesem Konzept überzeugen. Die Akademie gründete dann das Quanteninstitut mit Teilen in Innsbruck und in Wien.“

Diese Gründung sei in Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck erfolgt, mit der die Kooperation noch heute ausgezeichnet funktioniere.

Im Jahr 2004 wurde das Institut in Innsbruck eröffnet.

(Bild: Johanna Birbaumer)

Auf die Frage nach den Meilensteinen in den vergangenen beiden Jahrzehnten meint Grimm, dass es davon viele gegeben habe.

Genug Zeit für Kreativität sei eine Herausforderung
Der Physiker nennt die Quantenteleportation, die Quantenlogik, Bose-Einstein-Kondensate, fermionische Kondensate und vieles mehr. „Ich könnte 50 Highlights aufzählen und wäre immer noch nicht fertig.“

Eine Herausforderung ist, genügend Zeit zu finden, um kreativ zu sein. Das ist im Forschungsalltag oftmals schwierig.

Rudolf Grimm

Einen Durchbruch hebt Grimm dann doch noch hervor. „Wir konnten das erste Bose-Einstein-Kondensat mit Cäsium-Atomen erzeugen. Das ist vielen renommierten Gruppen zuvor nicht gelungen. Es ist sozusagen eine sehr widerspenstige Atomsorte. Uns ist es gelungen, einen Weg zu finden, das zu umgehen.“

Daten und Fakten

• 2004 wurde das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation gegründet.
• Am 16. September wird das 20-Jahr-Jubiläum im Hauptgebäude der Uni Innsbruck gefeiert. Daran teilnehmen werden vier Nobelpreisträger, unter ihnen auch Anton Zeilinger.
• In den darauffolgenden Tagen findet eine wissenschaftliche Tagung statt.
• Um der Bevölkerung die Welt der Quantenphysik näherzubringen, gibt es am Freitag, dem 20. September, einen Tag der offenen Tür. Von 13.30 bis 17 Uhr können Interessenten jeden Alters die Labore aus nächster Nähe betrachten.

Als eine der besonderen Herausforderungen im Forschungsalltag nennt der Physikprofessor die Zeit. „Genügend Zeit zu finden, um kreativ zu sein, ist oftmals schwierig. Ansonsten sind die Experimente natürlich alle mit sehr viel Technologie verbunden. Es braucht auch sehr viel Zeit, in der man mit der Suche nach Fehlern beschäftigt ist.“

„Gibt in Forschung auch goldene Tage und Wochen“
Doch es gebe auch „goldene Tage und Wochen, wo alles läuft und man wunderbare Ergebnisse bekommt“. Aktuell wird laut Grimm vor allem an der Quantenlogik, der Quantensimulation und an Quantencomputern geforscht. „Hier passieren derzeit viele Fortschritte.“ In einigen Bereichen stehe man auch kurz vor dem Durchbruch, verrät der Physiker.

Auf den Bildschirmen sind die Ergebnisse zu sehen.

(Bild: Johanna Birbaumer)

Wir werden Ziele verfolgen und diese sicher erreichen, aber auch immer wieder Zufallsentdeckungen auf der Reise machen.

Rudolf Grimm

Auf welche Schlagzeilen sich die Medien in den kommenden 20 Jahren freuen dürfen, „ist nicht vorhersagbar. Bei sehr vielen Erkenntnissen spielt der Zufall eine große Rolle. Man macht ein Experiment und entdeckt plötzlich völlig neue und unerwartete Dinge. So wird das in der Zukunft, glaube ich, auch weiterhin sein. Wir werden Ziele verfolgen und auch erreichen, aber auch immer wieder Zufallsentdeckungen machen“.

Übrigens: Ein Motto hat das IQOQI noch nicht. „Das haben wir so nie formuliert. Vielleicht sollten wir das einmal machen.“ Eine gute Gelegenheit dazu würde es beim Festakt zum Geburtstag geben.