Wie ist das Verhältnis zwischen Quantentheorie und Quantentechnologien?

Wenn man unter Quantentechnologien alle Technologien verstehen würde, die ohne Verständnis der Quantentheorie unmöglich wären, müssten alle Handys, Computer oder sogar Fernseher oder Radios als Quantentechnologie bezeichnet werden. Einer der ersten Erfindungen dank der Quantentheorie war der Transistor schon im Jahr 1947. Transistoren finden überall Einsatz und haben die unglaubliche elektrotechnische Revolution der letzten 70 Jahren ermöglicht. In den neuesten Computerchips befinden sich ca. 100 Milliarden Transistoren, die kleiner als ein Tausendstel eines Haardurchmessers sind.
Allerdings wird in den letzten Jahren der Ausdruck „Quantentechnologie“ für neue Entwicklungen wie den Quantencomputer verwendet. Viele dieser Entwicklungen verwenden ein neues Phänomen: die verschränkten Zustände. Verschränkte Zustände lassen sich mit dem bekannten Gedankenexperiment von Schrödingers Katze illustrieren.
Stellt euch vor, Schrödingers Katze und Schrödingers Kater bekommen Nachwuchs. Zwei Kätzchen werden natürlich in zwei Kästen geboren und bevor man die Kästen öffnet, weiß man nicht, ob die Kätzchen am Leben sind. Stellt euch nun vor, dass wir wissen, dass nur genau eins der beiden Kätzchen am Leben ist. Das heißt, das Öffnen eines der zwei Kästen sagt uns nicht nur, ob das eine Kätzchen lebt, sondern verrät uns gleichzeitig auch, wie es dem zweiten Kätzchen geht, ohne seinen Kasten öffnen zu müssen. Die Zustände der zwei Kätzchen sind verschränkt.
Die Idee eines Quantencomputer wurde geboren, als man ein Weg gefunden hatte, solche verschränkten Zustände (nur natürlich nicht von Katzen, sondern von Lichtquanten) zum Vermitteln von Information und dem Durchführen von Rechnungen zu benutzen.
Seit etwa 80 Jahren profitieren wir von Technologien und Erfindungen, die nur mit Quantentheorie möglich wurden. Wie die letzten Entwicklungen der Quantentechnologien gezeigt haben, sind mit der Quantentheorie auch noch weitere überraschende Entwicklungen, die unser Leben verändern können, möglich.

Priv. Doz. Dr. Karol Kovařík

Institut für theoretische Physik