Quantenforschung

Forschung & Entwicklung

Im Kaleidoskop der Quantenphysik

Die vom MPHQ behandelten Themen reichen von Quantencomputern – auf der Basis von Quantennetzwerken oder Quantensimulation –, exotischen Quanten-Materiephasen bis hin zu Quantenmesstechniken und ultrakalter Quantenchemie. Bild. MPHQ
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Rund 100 Jahre nach der Entdeckung der Quantennatur von Licht und Materie durchläuft die Quantenphysik eine Art Revolution: Neue Techniken, die vor allem auf der kontrollierten Wechselwirkung von Laserstrahlen mit Atomen beruhen, ermöglichen es, einerseits den letzten Geheimnissen der Natur auf die Spur zu kommen, und andererseits in Experimenten die Grundlagen für neuartige Geräte wie den Quantencomputer zu schaffen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und der Harvard-Universität wollen künftig zusammenarbeiten.

„Die Harvard Universität hat wie die Max-Planck-Gesellschaft eine außerordentlich starke Tradition auf dem Gebiet der Quantenphysik“, erklärt Max-Planck-Präsident Martin Stratmann. Nachdem bahnbrechende Neuerungen aus der ersten Generation dieser Forschung wie die Lasertechnologie längst maßgeblich unseren Alltag prägen, ist das neue Max Planck Harvard Research Center for Quantum Optics genau das richtige Format, um in diesem zukunftsträchtigen Feld gemeinsam neue Impulse zu setzen“.

Quantenoptik ist heute ein multidisziplinäres Gebiet, das beispielsweise Konzepte aus der Festkörperphysik und der Quantenfeldtheorie vereint. Zum Teil verfolgen die Experten beider Institutionen hier unterschiedliche Schwerpunkte, die sich jetzt in dem neuen Zentrum ergänzen. Das Spektrum der im Max Planck Harvard Research Center for Quantum Optics (MPHQ) behandelten Themen reicht von Quantencomputern – auf der Basis von Quantennetzwerken oder Quantensimulation –, exotischen Quanten-Materiephasen bis hin zu Quantenmesstechniken und ultrakalter Quantenchemie.

Nachwuchswissenschaftler fördern

„Bereits bestehende Kooperationen werden über das Center nun noch einmal intensiviert“, unterstreicht Gerhard Rempe von der Abteilung Quantendynamik am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in Garching und Co-Direktor des MPHQ. Neben seiner Abteilung sind von Seiten des Garchinger Max-Planck-Instituts die Abteilung Quanten-Vielteilchensysteme von Immanuel Bloch, die Abteilung Theorie von Ignacio Cirac sowie die Emeritus-Gruppe Laserspektroskopie von Theodor W. Hänsch beteiligt, von Seiten des Department for Physics der Harvard Universität die Abteilungen von John Doyle, Mikhail Lukin, Kang-Kuen Ni und Eugene Demler.

„Das neue Max Planck Center bringt einige der weltweit besten Gruppen in der Quantenoptik zusammen“, betont Immanuel Bloch, stellvertretender Co-Direktor des MPHQ. Diese Bündelung der Kompetenzen werde es erlauben, einige der besonders interessanten Fragen anzugehen. Durch die Schaffung eines einzigartigen wissenschaftlichen Netzwerks wollen man vor allem auch Nachwuchswissenschaftler fördern. Dazu seien im Kooperationsabkommen Austauschprogramme und Fortbildungsmaßnahmen festgeschrieben.

Zu den bereits laufenden Kooperationen gehört ein Projekt zum Verhalten von Quanten-Vielteilchensystemen. „Dabei kombinieren wir Techniken, die zum einen im Bereich der Quanteninformationstheorie, zum anderen auf dem Gebiet der Physik der kondensierten Materie entwickelt wurden“, erläutert Ignacio Cirac. So können man sich erstmals an bislang unlösbare Probleme heranwagen. Auch Nobelpreisträger Theodor W. Hänsch begeistert sich für die neue Form der Kooperation: „Das MPHQ erzeugt Synergie zwischen den Forschungsgruppen der beiden Standorte, da sich deren Expertise und Infrastruktur ergänzen. Meine Gruppe trägt zum Beispiel mit neuen Methoden der Laserspektroskopie von Atomen und Molekülen bei.“ (ig)

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