Physik-Nobelpreis 2012 für Haroche und Wineland

Stockholm - Hohe Auszeichnung für zwei Wissenschaftler aus Frankreich und den USA: Serge Haroche vom Collège de France und der École normale supérieure in Paris und David Wineland vom National Institute of Standards and Technology in Boulder (US-Bundesstaat Colorado) erhalten den Physik-Nobelpreis 2012.

Die beiden Forscher hätten "die Tür zu einer neuen Ära der Quantenphysik-Experimente geöffnet", teilte das Nobel-Komitee in Stockholm mit. Das sei gelungen, indem Wineland und Haroche einzelne Quantenpartikel beobachtet hätten, ohne sie zu zerstören. Es sei enorm schwierig, einzelne Partikel von ihrer Umgebung zu isolieren, da sie ihre Quanteneigenschaften verlören, sobald sie mit der Außenwelt interagieren.

Mit ihren "raffinierten Labormethoden" sei es den Preisträgern und ihren Forschungsgruppen gelungen, äußerst zerbrechliche Quantenzustände zu messen und zu kontrollieren - von denen man vorher angenommen habe, sie könnten niemals direkt beobachtet werden.

Die Arbeiten von Haroche und Wineland, beide Jahrgang 1944, seien ein wichtiger Fortschritt auf dem Weg zu extrem schnellen Quantencomputern, hieß es in der Mitteilung der königlich-schwedischen Akademie der Wissenschaften. "Vielleicht werden sie unser Alltagsleben in diesem Jahrhundert auf die gleiche radikale Art ändern wie klassische Computer im vergangenen Jahrhundert."

Hoffnung auf revolutionäre Rechner

Von Quantencomputern träumen Forscher schon seit Jahrzehnten. Wahre Wunderdinge werden ihnen zugeschrieben, denn sie arbeiten vollkommen anders als herkömmliche Rechner. Alle heute verfügbaren Prozessoren kennen nur zwei Zustände: An oder Aus, Null oder Eins, Strom oder kein Strom. Deshalb spricht man bei ihnen von binären Systemen.

Ein Quantenprozessor hingegen kann mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen, er stellt also Null und Eins gleichzeitig dar. Wissenschaftler bezeichnen diese Fähigkeit der sogenannten Quantenbits, kurz Qbits, als Superposition. Das Besondere dabei ist, dass ein Quantencomputer mit allen Superpositionen eines Qbits gleichzeitig rechnen kann. Er arbeitet also sozusagen superparallel, kann sehr viele Rechenoperationen gleichzeitig durchführen.

Dieser Effekt potenziert sich, wenn mehrere Qbits in einem Computer zusammenarbeiten. Allerdings ist deren Zusammenschalten extrem komplex. Deshalb sind Quantencomputer derzeit noch ferne Zukunftsmusik - auch wenn es kürzlich gelungen ist, vier Qbits miteinander zu verbinden.

Eine praktische Anwendung habe die Forschung von Haroche und Wineland aber bereits ermöglicht, erklärt das Nobel-Komitee: Auf ihrer Basis seien extrem präzise Uhren entwickelt worden, die in Zukunft die neue Grundlage für die Zeitmessung werden könnten. Sie seien mehr als hundertmal genauer als die derzeit eingesetzten Cäsium-Atomuhren.

Haroche wurde bei der Bekanntgabe des Preises live per Telefon zugeschaltet. Er sei "überwältigt" von der Auszeichnung, sagte er. Der Preis ist dieses Jahr mit acht Millionen schwedischen Kronen (fast 930.000 Euro) dotiert. Die Verleihung findet traditionell am 10. Dezember statt, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel. 2011 hatten drei Astronomen aus den USA und Australien die Auszeichnung für ihre Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums erhalten.

Am Montag wurden John Gurdon und Shinya Yamanaka mit dem Medizin-Nobelpreis für ihre Forschung an Stammzellen geehrt. Am Mittwoch folgt der Nobelpreis für Chemie, am Donnerstag der Literatur-Nobelpreis. Der mit besonderer Spannung erwartete Träger des Friedensnobelpreises wird am Freitag in Oslo verkündet.