Human of #univie Sophie: Quantencomputer für die Zukunft

„Ich habe an der Universität Wien Physik im Master studiert und mich auf Quantencomputer auf der Basis von Photonen spezialisiert. Das Studium habe ich gewählt, weil ich verstehen wollte, wie die Welt funktioniert und welche Phänomene am Werk sind, von denen wir in unserem Alltag gar nichts mitbekommen. Meine Neugier begann schon im Schulunterricht, als mein Lehrer mir erklärte, dass die Zeit nicht überall gleich schnell verlaufen muss und dass ein Teelöffel eines Schwarzen Loches ein Gewicht von über einer Milliarde Tonnen aufweist. Das hat mich fasziniert!

An der Universität Wien habe ich dann noch viel mehr über solche faszinierenden Phänomene gelernt und bin bei der Quantenphysik geblieben. Nur um ein Beispiel zu nennen: Schrödingers Katze. Man stelle sich vor, eine Katze ist gemeinsam mit einer Ampulle Gift in einer Schachtel. Wenn der Deckel geöffnet wird, gibt es zwei Möglichkeiten:

Entweder ist die Katze am Leben oder sie hat die Ampulle zerstört und ist an dem Gift gestorben. Jedoch ist es viel interessanter, darüber nachzudenken, was in der Kiste bei geschlossenem Deckel passiert. In diesem Fall kann die Katze nämlich gleichzeitig als lebendig und tot betrachtet werden. Das wird in der Quantenphysik als „Superposition“ bezeichnet. Dieses Phänomen tritt auch in der Wirklichkeit auf. Jedoch nicht mit Katzen, sondern mit Quanten.

In meinem Fachbereich werden Quanten durch Lichtteilchen, auch Photonen genannt, realisiert. Es gibt sie in allen Farben, die wir sehen können, und darüber hinaus in Farben, die wir nicht mehr sehen können. Bei uns im Labor versetzen wir diese Lichtteilchen in Superpositionen oder verschränken sie. Verschränkung bedeutet, dass zwei Eigenschaften von zwei verschiedenen Teilchen korrelieren. Wenn zwei Katzen in zwei verschiedenen Kisten miteinander verschränkt wären und sie korrelieren würden, hätten sie immer den gleichen Zustand. Öffnen wir also eine Kiste, müssen wir die zweite Kiste nicht mehr aufmachen, um zu wissen, ob die zweite Katze tot oder lebendig ist. Dieses Wissen haben wir unabhängig davon, wo die Kisten sich befinden, auch wenn sie räumlich getrennt sind, zum Beispiel am Nord- und am Süd-Pol oder auf unterschiedlichen Planeten.

Phänomene wie Superposition und Verschränkung funktionieren entgegen unserer Intuition. Aber genau solche Effekte nutzen wir im Labor, um Quantencomputer zu bauen und neue Arten der Verschlüsselung und Datensicherung zu erproben. In meiner Masterarbeit habe ich beim Aufbau eines Quantencomputers geholfen. Die Struktur dieses Quantencomputers ermöglicht eine Computer-Klienten Architektur, bei welcher der Input und der Output der Berechnung, aber auch die Art der Berechnung, dem Quantencomputer unbekannt bleiben. Damit tragen wir zu mehr Sicherheit und Privatsphäre im Bereich Computing bei.“ – Sophie-Elisabeth Lerchbaumer

Sophie studierte Physik an der Universität Wien



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