„Die Grundbausteine für sichere Kommunikation und bessere Computer“

„Ich beschäftige mich in meinem Studium der Physik mit Quanten und Quanteninformation. An der Universität Wien liegt der Fokus dabei auf Photonen, den fundamentalen Lichtteilchen. Lichtteilchen gibt es in verschiedenen Energien, die in gewissen Bereichen den Farben, welche wir sehen, entsprechen. Lichtteilchen können aber nicht nur verschiedene Energien haben, sondern sich auch in anderen Eigenschaften voneinander unterscheiden. Im Labor können wir sogar manche Eigenschaften überlagern.

Nehmen wir an, wir haben eine Kiste mit schwarzen oder weißen Bällen. Man ist es gewohnt, dass ein Ball, den man herausnimmt und weiß ist, auch immer weiß war. Es wäre counter intuitiv anzunehmen, dass dieser Ball nur weiß ist, weil ich ihn jetzt sehe, richtig? Für kleine Objekte gilt diese Intuition nicht mehr. Das bedeutet, dass der Ball gleichzeitig weiß und schwarz sein kann und er eine bestimmte Farbe annimmt, sobald ich ihn aus der Kiste nehme, um ihn zu betrachten. Dieses Prinzip nennt man Überlagerung. Ein weiteres wichtiges Prinzip in der Quantenwelt ist die Verschränkung und meint, dass die Eigenschaften von zwei Objekten korrelieren.

Wenn man davon noch nie etwas gehört hat, mag man mir jetzt vorwerfen, dass dies auf keinen Fall so funktionieren könnte. Tatsächlich irritiert auch viele Physiker*innen diese Theorie – es gibt viele Versuche, die Quantenmechanik zu erklären. Die bekannteste Interpretation: Wechselwirkungen zwischen einem Messgerät und dem zu messenden physikalischen Objekt führen zu einem Zusammenbruch der Überlagerungen. Die Eigenschaft eines Objekts wird also erst durch die Messung Realität.

Mich hat die Quantenmechanik genau wegen dieser Unzugänglichkeit fasziniert. Die beiden Effekte Überlagerung und Verschränkung sind die Grundbausteine, auf denen Wissenschafter*innen weltweit versuchen, sichere Kommunikation oder bessere Computer zu bauen. Das wird uns in der Zukunft ungeahnte Möglichkeiten bieten und vor allem unsere Rechenleistung sehr stark vergrößern.

Um zu dieser Zukunft beizutragen, wählte ich eine Masterarbeit in diesem Bereich und konnte im Zuge dieser experimentell nachweisen, dass auch bei bestimmten Machine Learning Algorithmen Quanteneffekte zu einer Leistungssteigerung führen! Da ich bei meinem Experiment auf Photone zurückgreife, ist die Universität Wien als absolute Spitzenreiterin in diesem Gebiet das ideale Umfeld.“ – Beate Elisabeth Asenbeck

Beate studierte Physik an der Universität Wien.

 



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