April 7, 2023

Physik-Nobelpreis 2022

Ein Blog von Lukas Paukner

Nobelpreis-Sieger

Den Nobelpreis 2022 gewannen die Physiker Anton Zeilinger, John Clauser und Alain Aspect. „for experiments with entangled photons, establishing the violation of Bell inequalities and pioneering quantum information science“, so das Nobelkomitee (übersetzt „für Experimente mit verschränkten Photonen, den Nachweis der Verletzung der bellschen Ungleichungen und wegweisende Quanteninformationswissenschaft“).

Anton Zeilinger

Anton Zeilinger (geboren 1945) ist der seit Jahrzehnten der erste Österreicher, dem die Auszeichnung des Nobelpreises für Physik zuteilwird. Als Universitätsprofessor in Innsbruck war es ihm möglich, grundlegende Experimente zur Quantenverschränkung durchzuführen, durch die wir nun neue Einblicke in die Grundlagen der Quantenphysik haben.

John Clauser

John Clauser (geboren 1942) ist ein US-amerikanischer Physiker, der als erster Experimentalphysiker gilt, der der bellschen Ungleichung Aufmerksamkeit ließ. Obwohl er keinen signifikanten Nachweis erbringen konnte leistete er doch bahnbrechende Vorarbeit.

Alain Aspect

Der Schwerpunkt des französischen Physikers Alain Aspect (geboren 1947) lag in der Quantenoptik. Er konnte in den 1980er-Jahren die ersten richtigen Experimente zum Nachweis für die bellsche Ungleichung erbringen, durch die die Quantenverschränkung experimentell verfügbar wurde.

Quantenverschränkung

Die Quantenverschränkung ist ein Phänomen in der Quantenmechanik, bei dem es darum geht, dass ein zusammengesetztes System mit mehreren Teilchen als Ganzes betrachtet einen Zustand einnimmt, ohne dass jedem Teilsystem ein Zustand zugeordnet werden muss. Dies kann in der klassischen Physik nicht beobachtet werden, da bei einem zusammengesetzten System in der klassischen Physik immer ein Teilsystem zu einer bestimmten Zeit einen bestimmten Zustand zugeordnet hat. Einfacher ausgedrückt: Wenn sich zwei Teilchen in einem System befinden sind sie voneinander abhängig. Was mit einem Teilchen geschieht, das geschieht auch mit dem anderen Teilchen. Das funktioniert auch, wenn beide Teilchen weit voneinander entfernt sind. Einstein selbst wies dieses Phänomen ab und nannte es „spukhafte Fernwirkung“. Mittlerweile wurde jedoch bewiesen, dass die Teilchen tatsächlich verschränkt sein können und sich beobachten lassen.

Quantenteleportation

John Clauser wurde vor allem dafür geehrt, dass er experimentell nachwies, dass dieser verschränkte Zustand nicht durch zufällige oder unbekannte Parameter erzeugt wird, denn das war lange eine diskutierte, aber mögliche, Erklärung. Alain Aspect verfeinerte diese Messungen und beseitigte damit die letzten Zweifel. Das tat auch Anton Zeilinger. Er erschuf mittels Laserlicht verschränkte Protonen. Bei diesen Experimenten wies seine Forschungsgruppe ein Phänomen namens „Quantenteleportation“ nach. Durch diese Quantenteleportation ist es möglich den Quantenzustand eines Teilchens auf ein anderes Teilchen zu übertragen, dass sich in bestimmter Entfernung befindet. Als Anspielung an die Serie „Star Trek“ bekam Anton Zeilinger daher den Namen „Mr. Beam“.