von RALF BUTSCHER
Rechts oder links? Voll oder leer? Tot oder lebendig? Der Alltag ist geprägt von einer Welt, in der sich auf solche Fragen eine eindeutige Antwort geben lässt. Doch gleichzeitig existiert eine vollkommen andere Welt, in der Klarheiten verschwimmen und oft statt eines Entweder-oder ein Sowohl-als-auch gilt. Diese sonderbar erscheinende Welt verbirgt sich, für die menschlichen Sinne nicht wahrnehmbar, im Mikrokosmos – dem Reich der Atome und vielerlei Elementarteilchen. Deren Eigenschaften sind geprägt von ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten, die der menschlichen Erfahrung teils komplett zu widersprechen scheinen. So können sich Objekte im Mikrokosmos zugleich in unterschiedlichen Zuständen befinden. Das wohl bekannteste Beispiel, das diesen Umstand verdeutlichen soll, ist „Schrödingers Katze“. Sie befindet sich in einer speziell präparierten Kiste und ist – solange niemand nach ihr schaut – sowohl tot als auch lebendig.
Es brauchte lange, ehe solche Phänomene ihren Platz im Weltbild der Wissenschaft errungen haben. Physiker wie Niels Bohr, Albert Einstein, Werner Heisenberg und Erwin Schrödinger schufen das theoretische Fundament dafür mit der Formulierung der Quantenmechanik, die vor 100 Jahren vollendet wurde. Für die Vereinten Nationen war dieses Jubiläum ein Grund, um 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und Quantentechnologien zu küren.
Forschung in einer heißen Phase
Doch die Feier des nun zu Ende gehenden Jubiläumsjahrs ist nicht nur Anlass für einen Blick zurück, sondern auch für einen Blick nach vorn in die Zukunft. Denn inzwischen rückt mehr und mehr die technische Nutzung der quantenmechanischen Eigenschaften von Materie in den Fokus der Forschung, und sogenannte Quantentechnologien befindet sich gerade jetzt in einer heißen Phase. Quantensensorik, Quantenkryptografie und Quantenrechnen haben die Schwelle von der Grundlagenforschung zur praktischen Anwendbarkeit überschritten und versprechen, eine breite Palette an neuen Möglichkeiten für Wissenschaft und Ökonomie zu erschließen.
Und diese neuen Möglichkeiten erscheinen so vielversprechend, dass selbst die sonst eher vorsichtigen Bürokraten des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) in Berlin bei ihrer Beschreibung nicht mit schwärmerischen Worten sparen. So versprechen sie den Besuchern der Internetseiten des BMFTR „revolutionäre“ neuen Quantentechnologien, die „Unvorstellbares möglich machen“ werden.
Dabei ist der Einsatz von Techniken, die auf Quanteneffekten beruhen, keineswegs neu, sondern seit etlichen Jahrzehnten weit verbreitet. Ob im Laser an der Supermarktkasse, in den Mikrochips von Computern und Smartphones oder im Herzen von modernen medizintechnischen Geräte wie den „Röhren“ für die Magnetresonanztomografie (MRT): All diese Apparaturen würden ohne die Besonderheiten des Quantenkosmos nicht funktionieren. Allerdings: Laser, Computerchips und MRT gelten nicht als Quantentechnologien oder nur als solche der ersten Generation. Denn sie erfordern keine Kontrolle über einzelne Quantenpartikel wie Elektronen oder Photonen, die Teilchen des Lichts.
