Wittgensteinpreis TrägerInnen Club
Wittgensteinpreis-Träger 2008 Univ. Prof. Dr. Markus Arndt
Quanteninterferenz mit Clustern und komplexen Molekülen
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) 
QUANTENINTERFERENZ MIT CLUSTERN UND KOMPLEXEN MOLEKÜLEN - VISIONEN FÜR DIE EXPERIMENTELLE ERKUNDUNG DER QUANTENPHYSIK
Die Quantentheorie ist die zentrale Säule der modernen Physik. Keine andere Theorie der Naturwissenschaften ist so präzise bestätigt und kaum ein anderes Naturmodell hat so viele praktische Konsequenzen. Die Atomuhr, der Kernspintomograph, die neutronenbasierte Materialforschung, die moderne Quanteninformationsverarbeitung, ultrakalte Quantenmatei, die Supraleitung und die Festkörperquantenphysik basieren alle auf dem gleichen Modell, das zu einem großen Teil auf die Ideen des Österreichers Erwin Schrödinger um 1926 zurück geht und das sich bislang immer und ausnahmslos bestens experimentell bestätigt hat.
Der Wittgensteinpreis 2008 soll ein Forschungsprogramm katalysieren helfen, in welchem es darum geht, die Quantenforschung auf einer neuen Komplexitätsebene zu betreiben.
Ein Schwerpunkt dabei ist die „Materiewellenphysik von Nanomaterialien“, was man gelegentlich umgangssprachlich – wenn auch leicht verfälschend – beschreibt als die Möglichkeit eines massiven Teilchens, an „verschiedenen Orten zugleich“ zu sein. Quanteninterferenzexperimente mit massiven Molekülen und Clustern, die in Wien weltweit erstmals erfolgreich waren, sollen nun einen großen Schritt nach vorne gebracht werden. Mit der Quanteninterferenz supermassiver kalter Metallcluster soll die Frage verfolgt werden, ob man Indizien dafür finden kann, dass die Quantenphysik bei großen Teilchenmassen modifiziert werden muss. Ein wichtiges Ziel der nächsten Jahre wird es sein, die Massengrenze erdgebundener Quanteninterferenzexperimente auszuloten. Die Verbindung von Quantenphysik und Gravitation ist generell eine der Schlüsselfragen der Physik und die Wiener Forschung ist ein Beitrag zu der Suche nach einem besseren Verständnis.
Komplementär dazu soll die Quanteninterferometrie mit organischen Molekülen einen neuen interdisziplinären Forschungszweig an der Grenze zwischen Physik, Chemie und Biologie initiieren: Experimente in den Wiener Labors haben gezeigt, dass man Quantenmethoden verwenden kann, um Eigenschaften isolierter organischer Moleküle auf eine neue Art und mit guter Genauigkeit zu vermessen. Der Wittgensteinpreis soll helfen, eine zunehmend präzisere Kontrolle über die Zustände dieser komplexen Systeme zu erhalten und das neue Feld der „molekularen Quantenmetrologie“ aufzubauen.
Für viele dieser Fragen müssen neue Technologien in Wien etabliert werden, vor allem neue Verfahren Kühlung und zur optischen Manipulation großer Moleküle und Cluster.
Der Wittgensteinpreis ist aber auch „seed-money“, das „nötige Kleingeld“ um unkonventionelle Ideen, die Mut und vorübergehende Unabhängigkeit von externen Gutachtern benötigen, in einer Phase zu verfolgen, zu der noch niemand sagen kann, ob die Forschung jemals ein sinnvolles Ergebnis liefern oder scheitern wird. Dies betrifft unter anderem die Frage, ob man in großen Molekülen Quantenverschränkung messen kann. Das umfasst die Frage nach neuen Möglichkeiten zur Nanostrukturierung molekularer Oberflächen mittels Quanteninterferenz. Dies betrifft aber auch die Frage nach der Erforschung von Quantenphänomenen in organischen oder gar lebenden Systemen – wiederum vornehmlich auf molekularer Ebene.
Der Wittgensteinpreis wird so einer ganzen Gruppe von jungen Forschern spannende Arbeit für viele Jahre schaffen.
