Prof. Dr. Tobias Schaetz, Atomphysiker War früher, ohne Quanten, alles besser?
Atomphysiker Tobias Schaetz von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, ob wir Quanten überhaupt brauchen – und wenn ja – wozu? "Der liebe Gott würfelt nicht" - so ein Zitat von Albert Einstein. Nicht einmal er wollte glauben, dass Quanten zur gleichen Zeit zwei sich ausschließende Zustände einnehmen können.
Erst durch eine Messung würde das Ding - Quantum - gezwungen, eine der beiden Optionen einzunehmen. Welche von beiden würde aber vom Zufall entschieden.
Einsteins Ablehnung lag aber eben nicht an mangelndem Verständnis für die von ihm mitbegründeten Quantenmechanik. Sein Zweifel lag an seiner Weitsicht, deren Konsequenzen zu erkennen. Und diese müssen jedem erst einmal unvorstellbar erscheinen (wir sind somit in bester Gesellschaft) – Wäre es nicht viel einfacher ohne Quanten?
Heute können wir die Gedankenexperimente von „Einstein und Co“ immer besser realisieren und wissen nun aus unzähligen Beobachtungen, dass die Natur tatsächlich mit diesen Möglichkeiten spielt. Warum dieses Spiel so fremdartig für uns ist und wie man die scheinbar unüberwindbare Hürde zum besseren Verständnis nehmen könnte führt mich zur Thematik des QuantenSimulators – Wir starten mit einem einzelnen Quantum/Atom und fügen dann Quantum für Quantum hinzu, um Einsicht zu gewinnen und die Quanten für uns zu nutzen zu lernen.
Tobias Schaetz hat Physik an der Technischen Universität München, mit einem zusätzlichen Master an der Ecole Normale Supérieure in Paris, studiert. In seiner Diplomarbeit hat er nach extraterrestrischer Materie in Tiefseekrusten gesucht. Dazu hat er Massenspektrometrie mit einem Beschleuniger betreiben dürfen, der notwendig war, um den terrestrischen Untergrund auszufiltern. Er war begeistert zu lernen, dass dieses Filtern und die richtigen Teilchen auf der richtigen Flugbahn zu halten auf den selben Prinzipien beruht, wie das berührungslose Speichern der Teilchen in Fallen.
In seiner Doktorarbeit hat er einen kleinen Speicherring gebaut, der ebenfalls als Falle funktioniert und die schönen Teilchen nicht immer traurig in einen Detektor klatschen. Mit Hilfe von Laserkühlung konnte er seinen Ionenstrahl dann zu einem Ionenkristall ausfrieren. Für seine Zeit als Postdoc (2001-2003) hatte er die große Freude, bei David Wineland und Dietrich Leibried am NIST (National Institute for Standards and Technology in Boulder – Colorado/USA) zu lernen, wie man die Bewegung der Ionen und ihre elektronischen Anregungen auf dem Niveau einzelner Quanten kontrollieren kann. Mit diesen zusätzlichen Werkzeugen konnte er eine Emmy-Noether Nachwuchsgruppe am Max-Planck Institut für Quantenoptik (Garching bei München) ergattern und erstmalig über experimentelle Quantensimulationen forschen.
Seit 2011 hat er einen Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Albert-Ludwigs Universität Freiburg. Hier erforschen sie, in enger Zusammenarbeit mit Theoretikern, wie Quanteneffekte sich „verhalten“, wenn sie ihr gut isoliertes und kontrolliertes Quantenensemble Atom für Atom vergrößern.