„Quantenmechanik handelt doch nur von Wahrscheinlichkeiten, wie kann man damit denn etwas genau messen?“ – Solche oder ähnliche Fragen werden im Zusammenhang mit Anwendungen von Quantentechnologien immer wieder gestellt. Die Tatsache, dass quantenmechanische Messprozesse häufig durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben werden, ändert aber nichts daran, dass die Prozesse deterministisch und akkurat beschreibbar sind. Es gibt beispielsweise eine bestimmte Wahrscheinlichkeit, ob ein einzelnes Photon von einem Atom absorbiert wird und dieses energetisch anregt. Nicht jedes Photon löst also diesen Prozess aus, falls jedoch, so läuft er genau vorhersagbar ab, und das Atom erhält einen präzise berechenbaren Rückstoß.
Mithilfe der Quantenmechanik lassen sich daher äußerst präzise Messapparaturen bauen, die bereits heute Alltagsrelevanz besitzen und in Zukunft noch in vielen weiteren Lebensbereichen eine Rolle spielen werden. So ermöglichen beispielsweise Atomuhren extrem genaue Zeitmessungen und bilden die Grundlage der satellitengestützten Navigation mittels GPS und Galileo. Weiterhin nutzen Atominterferometer das Superpositionsprinzip, um lokale Beschleunigungen und Rotationen exakt vermessen zu können, und so in Zukunft eine autarke Navigation im Weltraum ohne GPS zu ermöglichen oder beispielsweise das Gravitationsfeld der Erde und damit die Veränderung von Eisschilden und des Grundwassers überwachen zu können.
Dieser Vortrag ist nicht nur für Lehrer und Schüler, sondern darüber hinaus für ein breites, physikalisch interessiertes Publikum gedacht. Der Eintritt ist frei.
Dozent: Dr. Matthias Meister, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Quantentechnologien, Ulm