Forschungsschwerpunkt Quanteninformation

Die fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Schaltkreise in den letzten 50 Jahren hat eine technologische Revolution ausgelöst, deren Auswirkungen fast jeden Bereich des täglichen Lebens betreffen. Mittlerweile hat diese Entwicklung den Stand erreicht, dass Strukturen aus nur noch wenigen einzelnen Atomen aufgebaut sind. Kein Wunder also, dass die Quantenmechanik, die Theorie der atomaren Skalen, eine zentrale Rolle in der nächsten technologischen Revolution spielen wird.

Zur Zeit können Kernaspekte der Laser- oder Transistortechnologie noch semi-klassisch beschrieben werden. Quantenmechanische Aspekte treten nur als makroskopische Materialeigenschaften in Erscheinung, jedoch nicht als eine fundamentale Ressource. Gleichzeitig beginnen die Miniaturisierung von Silizium-Chips und die Nanotechnologie schon jetzt an die "Quantengrenze" zu stoßen: Quantenfluktuationen und die Physik einzelner Atome werden immer wichtiger. Als Konsequenz daraus wird die Entwicklung zukünftiger Technologien in diesen Gebieten immer mehr von unserer Fähigkeit abhängen, kleine Systeme zu kontrollieren. Ihre quantenkohärenten Eigenschaften bleiben erhalten und werden sogar nutzbar gemacht. Die Entwicklung geeigneter Methoden ist eines der Hauptziele der Quanteninformationsverarbeitung. Ein genaues Verständnis kontrollierter Quantendynamik kleiner Systeme, ihrer Vielteilchen-Kohärenz und Verschränkung, sowie Ideen für Präparation, Kontrolle und Auslesung, sind also unabdingbar für zukünftige Technologien und für die moderne Grundlagenforschung. Dieses Gebiet umfasst eine enorme Breite und erstreckt sich von reiner Mathematik bis hin zu praktischen Anwendungen.

An der Universität Ulm wird dieses Gebiet sehr intensiv erforscht. Die Institute für Theoretische Physik und Quantenphysik untersuchen die theoretischen Grundlagen der Quanteninformation, während das Institut für Quantenmaterie experimentell ausgerichtet ist. Das Institut für Quanteninformationsverarbeitung arbeitet sowohl auf theoretischem als auch auf experimentellem Gebiet.

Prof. Dr. Martin Plenio
Institut für Theoretische Physik
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89081 Ulm
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