In den folgenden 15-20 Minuten will ich Ihnen einen Einblick geben, was Quantencomputer

sind, worauf sie basieren und dann auch, was wir in unserer eigenen Forschung machen, in

dem wir nämlich versuchen, mit Hilfe der künstlichen Intelligenz die Quantencomputer

noch besser zu machen. Ich will vorweg sagen, ich bin theoretischer Physiker, wie er gerade

eben angemerkt. Christopher Eichler ist Experimentator und das heißt, wir kommen aus je leicht unterschiedlichen

Blickwinkeln, aber wir schauen auf dieselbe Materie und haben dieselben Ziele insgesamt.

Bevor ich wirklich starte, ich bin auch Organisator der Veranstaltungsreihe Moderne Physik am

Samstagmorgen hier am Physikdepartment in Erlangen, wo wir jedes Semester circa drei

Vorträge aus der aktuellen Forschung aus dem Physikdepartment vorstellen. Wenn Sie sich

dafür interessieren, gehen Sie einfach auf diese Webseite moderne-physik.de und da finden

Sie dann bald auch schon das Programm für das jetzt angehende Sommersemester. Springen wir 100

Jahre zurück, 1925, das ist die Insel Helgoland. Werner Heisenberg war ziemlich schwer an Heuschnupfen

erkrankt und er ist dann nach Helgoland gefahren im Juni 1925, weil es da keine Prollen gibt und es

ging ihm auch tatsächlich sehr viel besser. Und er hat dort in der Abgeschiedenheit dieser Insel

tatsächlich den entscheidenden Durchbruch geschafft in der theoretischen Formulierung der Quantenmechanik,

wie wir sie heute noch 100 Jahre später verwenden. Da hat die Insel also was gebracht, er ist dann

über Hamburg zurück nach Göttingen gefahren und hat diesen Artikel geschrieben. Sie sehen,

innerhalb eines Monats hat er den bedeutenden Artikel geschrieben, der wirklich die Grundlage

für die ganze Quantenphysik dann gebildet hat. Aus diesem Grund, weil das genau vor 100 Jahren

passiert ist, wurde das Jahr 2025, wie eben auch schon erwähnt, zum Jahr der Quantenphysik

international ausgerufen. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft hat eine sehr schöne Webseite

dazu und auch in Erlangen gibt es etliche Veranstaltungen, nicht nur die Veranstaltungen,

die wir jetzt haben, sondern zum Beispiel wir am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

haben den Tag des Lichts am 16. Mai unter dieses Motto gestellt und in der langen Nacht der

Wissenschaft, die im Oktober stattfindet, gibt es natürlich auch Veranstaltungen dazu. So,

jetzt starten wir aber ganz am Anfang. Das soll eines dieser elementaren Quantensysteme sein,

die die Physiker vor 100 Jahren sich angeschaut haben, in dem Fall ein Wasserstoffatom, das heißt,

es hat einen Atomkern in der Mitte und dann ein Elektron, das draußen herum kreist. Diese Wolke

im Hintergrund soll andeuten, dass das Elektron sich mal näher am Kern aufhält und mal weiter

weg vom Kern ist. Und als man dieses Wasserstoffatom mit den Methoden, der sich dann entwickelnd in

Quantenphysik genauer studiert hat, hat man erkannt, dass dieses Elektron, wenn man genau hinschaut,

auch noch eine weitere Eigenschaft hat. Es hat nämlich ein kleines magnetisches Moment sozusagen,

es ist ein kleiner Magnet und dieser Magnet kann in verschiedene Richtungen zeigen. Hier zeigt

er nach oben und es stellte sich dann bei der Forschung heraus, dass man dieses Quantensystem,

dieses Elektron mit seinem Elementarmagnet durch genau zwei Zustände beschreiben kann,

nämlich sozusagen der Magnet zeigt nach oben und der Magnet zeigt nach unten. Das hat der

Wolfgang Pauli als erster verstanden, der war Freund und Kollege von Werner Heisenberg. Stellen

wir uns jetzt also vor, der sogenannte Elektronen-Spin, der Elektronenmagnet zeigt nach oben oder zeigt

nach unten. Das sind die zwei Zustände, von denen hier die Rede sein soll und Sie verstehen schon,

was das in der Folge mit Quantencomputern zu tun hat. Wenn man zwei Zustände hat, dann ist das

sowas wie ein Bit und das Bit ist die fundamentale Einheit für die klassischen Computer, also ist

dann später das Quantenbit auch die fundamentale Einheit für Quantencomputer. So, das sind zwei

mögliche Zustände, wie ich gerade schon sagte, die entsprechen einer Einstellung des magnetischen

Momentes. Das magnetische Moment soll jetzt hier durch diesen gelben Pfeil angedeutet sein und kann

es nach oben weisen oder nach unten, das haben wir eben gerade schon gesagt. Aber was jetzt in der

Quantenphysik besonders passieren kann und sie völlig unterscheidet von der klassischen Physik,

ist, dass wenn ich solche zwei Zustände habe, das System nicht nur entweder in dem einen oder in

dem anderen sein kann, sondern es kann auf eine gewisse Weise auch zugleich in beiden Zuständen

sein, in einer Mischung oder wie man genauer sagt, in einer Überlagerung dieser beiden Zustände.

Das soll durch dieses Bild angedeutet werden. Ich habe sozusagen sowohl den blauen Zustand mit dem