Die komplexe Welt

So langsam müsste ich für Drillingsraum eine eigene Kategorie aufmachen. Nach dem Interview zum CERN gab es dort im Sommer 2008 wieder etwas Neues zu entdecken: Marc Gänsler hat sich mit dem Physik-Nobelpreisträger Theodor Hänsch über Quantenphysik, Quantencomputer und Quantenteleportation unterhalten. Hier erfährst du, worum es in dem Gespräch ging, wer Hänsch ist und was aus den großen Quantenthemen von damals geworden ist.

Worum ging es im Interview?

Herr Prof. Dr. Theodor Hänsch war erstaunlich gesprächig. Sechs Seiten sind es geworden, und er plaudert sogar ein wenig aus dem Nähkästchen. Ein paar Themen, die mir damals besonders gefallen haben:

• wie es war, den Physik-Nobelpreis zu bekommen
• anregende Visionen aus dem Buch „100 Produkte der Zukunft“
• Spazieren als Leistungssport? Na ja, fast.
• warum es eigentlich keinen Nobelpreis für Mathematik gibt
• und natürlich alles über Quanten: Quantenphysik, Quantencomputer, Quantenteleportation und die Frage, wie man die Quantenmechanik überhaupt deuten soll

Das Schöne: Das Interview mit Theodor Hänsch ist bis heute online. Wenn du die ganze Geschichte lesen willst, lohnt sich der Klick. Ein Video-Interview mit ihm, das ich damals bei Scienceblogs gefunden hatte, ist dagegen nicht mehr erreichbar.

Wer ist Theodor Hänsch?

Theodor W. Hänsch wurde 1941 in Heidelberg geboren und ist Laserphysiker. Lange Jahre war er Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching und Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität München. 2005 bekam er den Nobelpreis für Physik. Die eine Hälfte ging an Roy Glauber, die andere teilte er sich mit dem Amerikaner John Hall – laut Nobelkomitee für Beiträge zur laserbasierten Präzisionsspektroskopie, einschließlich der Technik des optischen Frequenzkamms.

Was ist ein Frequenzkamm?

Stell dir ein Lineal vor, nur nicht für Längen, sondern für die Frequenz von Licht. Ein spezieller Laser sendet extrem kurze Lichtpulse aus. Im Spektrum dieser Pulse entstehen viele tausend Linien mit exakt gleichem Abstand, wie die Zinken eines Kamms. Damit lässt sich die Frequenz von Licht so genau messen wie nie zuvor.

Das klingt nach Grundlagenforschung, ist aber erstaunlich praktisch geworden. Frequenzkämme stecken heute in optischen Atomuhren, in der Spektroskopie, in der Messtechnik und sogar in der Astronomie, wo sie bei der Suche nach Planeten um fremde Sterne helfen. Aus Hänschs Arbeitsgruppe ging außerdem die Firma Menlo Systems hervor, die solche Frequenzkämme baut.

Warum gibt es keinen Mathematik-Nobelpreis?

Damals habe ich in meinem Beitrag großspurig behauptet: „Ich weiß es, ich weiß es!“ Hänsch selbst gibt im Interview ganz ehrlich zu, dass er es nicht genau weiß, und scherzt, irgendein Mathematiker habe den Herrn Nobel wohl mal geärgert.

Damit spielt er auf eine bekannte Legende an: Alfred Nobel soll sich mit dem schwedischen Mathematiker Gösta Mittag-Leffler überworfen haben. Belegt ist das nicht. Die nüchterne Erklärung: Nobel hat in seinem Testament von 1895 nur Physik, Chemie, Medizin, Literatur und Frieden bedacht. Der Wirtschaftspreis kam erst Ende der 1960er dazu und wird von der schwedischen Reichsbank gestiftet.

Die Mathematik hat trotzdem ihre großen Auszeichnungen:

• die Fields-Medaille, seit 1936 alle vier Jahre für Mathematikerinnen und Mathematiker unter 40 vergeben
• den Abel-Preis, den Norwegen seit 2003 jährlich verleiht

Quantencomputer: Was ist daraus geworden?

2008 waren Quantencomputer noch ein Thema für Labore und Science-Fiction-Fans. Die Grundidee: Ein normales Bit ist entweder 0 oder 1. Ein Qubit kann sich dagegen in einer Überlagerung beider Zustände befinden, und mehrere Qubits lassen sich miteinander verschränken. Für bestimmte Aufgaben, etwa das Simulieren von Molekülen oder das Zerlegen großer Zahlen in Primfaktoren, eröffnet das Rechenwege, die klassischen Computern verschlossen sind.

Wichtig ist das „für bestimmte Aufgaben“. Ein Quantencomputer ist kein schnellerer PC, auf dem dein Lieblingsspiel besser läuft. Er ist ein Spezialwerkzeug.

Aus heutiger Sicht (2026) hat sich viel getan:

• Es gibt Prozessoren mit Hunderten, teils über tausend physikalischen Qubits. Große Firmen bieten den Zugang dazu über die Cloud an.
• Das größte Problem bleibt die Fehleranfälligkeit. Qubits sind extrem empfindlich und müssen teils fast auf den absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Echte Fehlerkorrektur braucht viele physikalische Qubits für ein einziges zuverlässiges „logisches“ Qubit. Hier gab es in den letzten Jahren deutliche Fortschritte, ein universell nützlicher Quantencomputer ist aber noch nicht da.
• Der Physik-Nobelpreis 2025 ging an John Clarke, Michel Devoret und John Martinis für die Entdeckung des makroskopischen Quantentunnelns und der Energiequantisierung in elektrischen Schaltkreisen. Genau auf solchen supraleitenden Schaltkreisen basieren viele heutige Qubits.

Quantenteleportation: Beamen ist es leider nicht

Der Begriff klingt nach Raumschiff Enterprise, gemeint ist aber etwas anderes. Bei der Quantenteleportation wird nicht ein Gegenstand von A nach B gebracht, sondern der Quantenzustand eines Teilchens auf ein anderes, weit entferntes Teilchen übertragen. Der Trick dabei ist die Verschränkung.

Vereinfacht läuft es so ab:

1. Zwei Teilchen werden verschränkt und an zwei Orte verteilt.
2. Am Startort wird das zu übertragende Teilchen zusammen mit dem einen verschränkten Partner gemessen.
3. Das Messergebnis geht auf ganz normalem Weg, etwa per Funk oder Glasfaser, zum Ziel.
4. Dort wird das zweite Teilchen anhand dieser Information in genau den Ausgangszustand gebracht.

Weil Schritt 3 ein ganz normales Signal braucht, geht dabei nichts schneller als das Licht. Erstmals gelungen ist so ein Experiment 1997, unter anderem in der Gruppe von Anton Zeilinger in Innsbruck. 2017 schaffte ein chinesisches Team die Teleportation zwischen einer Bodenstation und dem Satelliten „Micius“ über mehr als 1.000 Kilometer. Und 2022 bekamen Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger den Physik-Nobelpreis für ihre Experimente mit verschränkten Photonen.

Langfristig soll so ein Quanteninternet entstehen, das Quantencomputer miteinander verbindet und besonders abhörsichere Kommunikation ermöglicht. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg.

Warum mich das Interview bis heute fasziniert

Was ich an solchen Gesprächen mag: Ein Nobelpreisträger erklärt komplizierte Dinge, ohne abzuheben, und plaudert nebenbei über Spaziergänge und Hobbys. Genau so war es auch schon bei den Drillingsraum-Interviews zur Dunklen Materie. Und wer danach noch nicht genug vom großen Ganzen hat, findet beim Dark Flow das nächste ungelöste Rätsel des Universums.