Klaus Mølmer gilt als einer der wichtigsten Theoretiker in Europa auf dem Gebiet der Quantenoptik. „Er ist ein wirklich brillanter Kopf mit einem breiten Verständnis für physikalische Zusammenhänge“, betont Prof. Meschede vom IAP. „Er ist es gewohnt, Probleme tief zu durchdenken, und kommt dabei oft zu ungewöhnlichen und originellen Lösungen.“
Mølmer beschäftigt sich unter anderem mit der Entwicklung zentraler Komponenten für künftige Quantencomputer. Dabei handelt es sich um sogenannte Gatter. Sie erlauben es, Quanteninformationen kontrolliert zu manipulieren - eine Grundvoraussetzung, um damit Berechnungen durchführen zu können.
Basiskomponente zukünftiger Quantencomputer
Gatter sind auch die Basis herkömmlicher Computer. Diese arbeiten mit Bits - das sind winzige Speicher, die sich mit den Werten „0“ oder „1“ beschreiben lassen. Mit einem Gatter lässt sich zum Beispiel der Zustand eines Bits umkehren: Aus einer „0“ wird so eine „1“, aus einer „1“ eine „0“. Man spricht in diesem Fall von einem Not-Gatter.
Quantencomputer rechnen dagegen mit Quantenbits. Diese können zur selben Zeit sowohl den Zustand „0“ als auch den Zustand „1“ annehmen. Kombiniert man zwei Quantenbits miteinander, sind vier Zustände zur selben Zeit möglich - 00, 01, 10 und 11. Bei zehn Quantenbits sind es bereits mehr als 1.000. Dank dieser Eigenschaft ist es möglich, bestimmte Berechnungen sehr stark zu beschleunigen: Der Quantencomputer testet gewissermaßen parallel Tausende möglicher Ergebnisse aus. Dazu benötigt man aber wie im normalen Rechner ebenfalls Gatter - nur eben solche für Quantenbits.
„Klaus Mølmer hat zusammen mit seinem Kollegen Anders Sørensen ein solches Gatter erdacht“, erklärt Meschede. „Es ist ein konditionelles Not-Gatter: Es kehrt in Abhängigkeit vom Zustand eines Quantenbits ein zweites Quantenbit um.“ Das Mølmer-Sørensen-Gatter, das sogar einen eigenen Wikipedia-Eintrag hat, wird bereits in vielen Quantencomputer-Prototypen weltweit eingesetzt.
International breit vernetzt
Prof. Mølmer wurde für seine Arbeiten mit verschiedenen Preisen ausgezeichnet. Sein Interesse an einem internationalen Austausch spiegelt sich in der großen Zahl von Forschungs-Aufenthalten und Gastprofessuren in den vergangenen Jahrzehnten. So forschte er nicht nur in Frankreich und Österreich, sondern auch am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Auch zum Institut für Angewandte Physik unterhält er seit langem gute Kontakte und war schon mehrfach zu Besuch in der Rheinstadt.
„Für mich ist Wissenschaft etwas, das man gemeinsam macht - mit Kollegen und Studenten, die oft Freunde fürs Leben werden“, betont er. „Ich kenne Professor Meschede seit meiner Zeit als junger Postdoc in Deutschland im Jahr 1992, und es war mir eine große Freude, diesen Kontakt aufrechtzuerhalten und seine Studenten und Kollegen bei vielen Besuchen in Bonn über all die Jahre kennenzulernen. Ich freue mich, dass ich mit dem Humboldt-Forschungspreis meine Zusammenarbeit mit meinen Freunden und Kollegen in Bonn ausbauen kann.“
Es seien aufregende Zeiten, sowohl was die Grundlagenforschung als auch die Entwicklung von Technologien angehe, die auf Quantenwechselwirkungen zwischen Licht und Materie beruhen. „Ich freue mich besonders darauf, den Humboldt-Forschungspreis zu nutzen, um die nächste Generation von Studenten auf diesem Gebiet zu unterstützen und ihnen zu helfen, ihr eigenes internationales Netzwerk aufzubauen.”
Quantenphysik „für die Ohren“
Mølmer studierte Physik an der Universität Aarhus, wo er 1990 auch promovierte. Im Jahr 2000 wurde er in Aarhus Professor für Physik. Er wechselte 2022 an das Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen. Seit mehr als 30 Jahren erforscht er nicht nur mit Begeisterung die exotischen Phänomene der Quantenwelt, sondern versucht auch, sie interessierten Laien nahezubringen.
Dazu nutzt er mitunter ausgefallene Methoden. So war er einer der Mitglieder des Projekts „Quantum Music“ (https://quantummusic.org/), aus dem unter anderem eine interaktive Multimedia-Show hervorging. Für sie wurden eigens Soundschnipsel entwickelt, in denen Formeln und experimentelle Ergebnisse der Quantenphysik anklingen. Die Show enthält zudem visuelle interaktive Elemente, die dem Publikum die Eigenschaften der Quantenwelt nahebringen. Insgesamt hat er mehr als 100 populärwissenschaftliche Vorträge gehalten und ein Buch über Quantenphysik für Laien geschrieben. „Klaus Mølmer ist nicht nur ein herausragender Wissenschaftler, sondern auch ein exzellenter Kommunikator“, resümiert Meschede. „Wir freuen uns darauf, unsere Zusammenarbeit in Zukunft noch intensivieren zu können.“
Kontakt für die Medien:
Prof. Dr. Klaus Mølmer
Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen
Tel. +45 23382321
E-Mail: klaus.molmer@nbi.ku.dk
Prof. Dr. Dieter Meschede
Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn
Tel.: 0228/73-3471
E-Mail: meschede@uni-bonn.de