Ein Besuch auf dem Spielplatz der Tieftemperaturphysik

«Heute dreht sich alles um Elektronen, eine Probe – und mich.»
So begrüsste uns die Experimentalphysikerin Rebekka Garreis zu ihrem Vortrag. Sie lud uns auf einen Besuch auf dem Spielplatz der Tieftemperaturphysik ein. Einen Spielplatz, dessen Tore wir uns vorher nur aus der Distanz anzusehen gewagt hatten. Doch das kümmerte Rebekka nicht. Bestimmt führte sie uns immer näher an den Spielplatz heran und schliesslich durch die Tore.
Doch zurück zum Anfang. Zurück zur Probe. Im Mittelpunkt stehen die Elektronen. Elektronen, die bei grünem Ampellicht eine Strasse überqueren. Elektronen, die bei rotem Licht vor der Strasse stehenbleiben. Und schliesslich die üblen Kerle, die sogar bei rotem Licht über die Strasse gehen, wenn niemand guckt. Und alle diese Elektronen werden gemessen. Denn wenn einige Elektronen laufen, dann fliesst der Strom. Im Diagramm sieht man ihn an den Peaks. Manchmal sind sie höher, manchmal tiefer. Mithilfe eines Detektors, den Rebekka an die Probe anschliesst, verwandelt sie alle Peaks in gleichhohe Stufen. Nun entgeht ihr kein laufendes Elektron mehr. So weit so gut. Aber warum «Tieftemperatur»-physik?
Je wärmer die Umgebung der Elektronen ist, desto flacher fällt die Kurve aus. Aber was Rebekka braucht, sind Peaks. Also runter mit der Temperatur!
Nun sind wir auf dem Spielplatz angelangt. Aber wozu das ganze Gebilde? Hinter dem Spassfaktor steckt ein grösseres Ziel: der Quantencomputer. Das Ziel dieses Computers ist, dass er viel schneller rechnet, als ein herkömmlicher Computer und noch dazu Dinge, die der herkömmliche gar nicht in der Lage ist zu rechnen (ausser wir gäben ihm eine Million Jahre Zeit dafür). Aber was hat das mit Rebekkas Elektronen zu tun? Angenommen, sie fügt eine zweite Strasse ein, welche die Elektronen überqueren können. Nun gibt es Strasse 0 und Strasse 1. Wenn wir nicht hingucken, wissen wir nicht wo die Elektronen sich befinden. Sie können sich nicht nur auf Strasse 0 oder 1 befinden, sondern überall dazwischen. Und genau dieser Trick soll dazu führen, dass der Quantencomputer alle Möglichkeiten auf einen Schlag ausrechnet. Crazy. Und am Anfang war die kleine Probe. Klein aber oho. Rebekka zeigte uns eine Probe in unfertiger Form und liess uns sogar mit dem dafür wichtigen Bestandteil Graphen hantieren. Auf die Frage, wie lange es denn ginge, bis solch eine funktionierende Probe hergestellt sei, antwortete sie lächelnd: «Für meine jetzige Probe habe ich alles in allem um die 2 Jahre gebraucht.» Puh. Da überlassen wir es lieber ihr, sich auf dem Spielplatz auszutoben. Doch vielleicht wird sich nach diesem wunderbaren Vortrag die ein oder andere irgendwann auf dem Spielplatz der Tieftemperaturphysik wiederfinden.