Göttingen (epd). Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenphysik ausgerufen. Der Physiker Stefan Kehrein erklärt im Gespräch mit dem Evangelischen Pressedienst (epd), welche Bedeutung die Forschung an den kleinsten bekannten Teilchen für unseren Alltag hat. Vom CD-Player bis zur Kernspintomografie wären viele bahnbrechende Erfindungen nicht gemacht worden, erläutert der Professor für Theoretische Physik an der Universität Göttingen.
epd: Herr Professor Kehrein, was ist eigentlich Quantenphysik?
Kehrein: Die Quantenphysik beschreibt die Gesetze der Natur im mikroskopischen Bereich für Elementarteilchen, Atome und Moleküle. Sie unterscheidet sich in vielen Punkten radikal von der klassischen Physik: Bestimmte physikalische Größen wie Energie oder elektrische Ladung können nicht beliebig kleine Werte annehmen, sondern sie treten in gestuften Einheiten, den sogenannten Quanten auf. Daraus folgt, dass die Wissenschaft in der Regel nur Wahrscheinlichkeiten für physikalische Ereignisse angeben kann. Diese Erkenntnis ist nötig, um die Stabilität der Atome zu erklären, ohne die wir nicht existieren würden.
epd: Welche Rolle spielt die Quantenphysik in unserem Alltag?
Kehrein: Eine wichtige Anwendung der Quantenphysik sind Laser, die ja in vielen alltäglichen Anwendungen zum Einsatz kommen: Als Scanner an der Supermarktkasse, im CD-Spieler oder in der Medizin. Weiterhin beruht die ganze moderne Festkörperphysik, wie sie beispielsweise bei der Entwicklung von Transistoren, die in Computer-Chips oder Solarzellen zum Einsatz kommen, auf der Quantenphysik. Auch die Kernspintomografie als medizinische Untersuchungsmethode kann nur quantenmechanisch verstanden werden. Diese Entwicklungen sind ohne Quantenphysik undenkbar - und die Liste könnte noch beliebig weitergeführt werden.
epd: Was kann Quantenphysik künftig ermöglichen?
Kehrein: Eine wichtige Rolle spielt die Quantenphysik bei der Entwicklung neuer Materialien, wie sie beispielsweise für die Halbleiterindustrie oder Solarzellen wichtig sind. Eine ganz aktuelle Entwicklung ist die Quantenkryptografie, also die Verschlüsselung von Daten durch quantenmechanische Eigenschaften, die von keinem noch so leistungsfähigen Computer mehr entschlüsselt werden können. Schließlich wird weltweit an Quantencomputern gearbeitet, die sich die Quantenphänomene zunutze machen, um sehr viel schneller als klassische Computer zu arbeiten.
