Wer ist Alain Aspect, der Nobelpreisträger für Physik?
Alain Aspect, emeritierter Forschungsdirektor des CNRS, Professor am Institut d’Optique der Universität Paris-Saclay und assoziierter Professor an der École polytechnique, erhielt am 5. Oktober den Nobelpreis für Physik 2022. Er teilt sich diese Auszeichnung mit dem Amerikaner John F. Clauser und dem Österreicher Anton Zeilinger für ihre bahnbrechenden Experimente zur Quantenverschränkung, die den Weg für die Quantentechnologien geebnet haben. Alain Aspect ist dafür bekannt, dass er zum Verständnis der Quantenwelt beigetragen hat. Insbesondere hat er die grundlegenden Aspekte des Quantenverhaltens von einzelnen Photonen, Photonenpaaren und Atomen beleuchtet.
Alain Aspect wurde 1947 in Agen geboren. Er ist ein ehemaliger Student der École Normale Supérieure (ENSET-Jahrgang 1965), Physiker und Spezialist für Quantenoptik und -physik und seit 1992 Forschungsdirektor am CNRS. Alain Aspect wurde 2005 mit der Goldmedaille des CNRS, 2010 mit dem Wolf-Preis, 2012 mit der Albert-Einstein-Medaille und 2013 mit dem Balzan-Preis und der Niels-Bohr-Medaille ausgezeichnet. Derzeit ist er emeritierter Forschungsdirektor des CNRS am Laboratoire Charles Fabry und Inhaber des Lehrstuhls Augustin Fresnel.
Diese Auszeichnung ist die Belohnung für ein Leben voller bahnbrechender Arbeiten im Bereich der Quantenphysik, in dem er sich ab 1982 durch den eindeutigen Nachweis der grundlegenden Quanteneigenschaft der Quantenverschränkung hervortat.
Die Quantenverschränkung ist ein in der Quantenmechanik beobachtetes Phänomen, bei dem der Quantenzustand zweier Objekte in seiner Gesamtheit beschrieben werden muss, ohne dass ein Objekt vom anderen getrennt werden kann, obwohl sie räumlich getrennt sein können. Wenn zwei – oder mehr – Systeme in einen verschränkten Zustand versetzt werden, gibt es Korrelationen zwischen den beobachteten physikalischen Eigenschaften der beiden Systeme, die nicht vorhanden wären, wenn man jedem der beiden Objekte S1 und S2 individuelle Eigenschaften zuordnen könnte. Folglich sind die beiden Systeme, auch wenn sie durch große räumliche Abstände voneinander getrennt sind, nicht unabhängig und man muss {S1+S2} als ein einziges System betrachten.
Die Quantenverschränkung hat ein großes Anwendungspotenzial in den Bereichen der Quanteninformation, wie Quantenkryptografie, Quantenteleportation oder Quantencomputer. Gleichzeitig steht sie im Mittelpunkt philosophischer Diskussionen über die Interpretation der Quantenmechanik. Die von der Quantenmechanik vorhergesagten und in Experimenten beobachteten Korrelationen zeigen, dass die Natur nicht dem von Einstein vertretenen Prinzip des „lokalen Realismus“ gehorcht, wonach die beobachteten Eigenschaften eines Systems, die vor jeder Messung wohldefiniert sind, diesem System zuzuschreiben sind und sich nur durch die Wechselwirkung mit einem anderen System ändern können.
Durch die genaue Untersuchung einer kontrollierten Lichtquelle stellte Aspect das Phänomen der Quantenverschränkung unwiderlegbar fest und lieferte eine experimentelle Antwort auf das EPR-Paradoxon, das rund 50 Jahre zuvor von Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen vorgestellt worden war. Damals wies er die Verletzung der Bell’schen Ungleichungen nach, die einige Jahre zuvor aufgestellt worden waren. Diese Entdeckung zeigt, dass zwei Photonen in der Lage sind, sich wie ein einziges Quantensystem zu verhalten, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind, sofern sie in der Vergangenheit miteinander interagiert haben. Dies war ein großer Durchbruch, der den Weg für neue Quantentechnologien ebnete, die heute die Informationsverarbeitung und -kommunikation revolutionieren.
1984 arbeitete Aspect als Dozent an der École polytechnique und als stellvertretender Laborleiter am Collège de France an einer Methode zur Kühlung von Atomen mit einem Laser, die im Französischen die Bezeichnung „sous le recul du photon“ trug. Dabei kam er insbesondere mit Claude Cohen-Tannoudji in Kontakt, der 1997 den Nobelpreis für Physik erhielt und Mitglied des Kastler-Brossel-Labors war. 1986 wies Alain Aspect experimentell den Welle-Teilchen-Dualismus für ein einzelnes Photon nach.
Seitdem leistet er mit seiner Gruppe für Atomoptik, die er 1992 am Institut d’Optique Graduate School gegründet hat, wichtige Beiträge zu den Grundlagen der Bose-Einstein-Kondensation und der Atomoptik, in der die Atome ihre Wellennatur offenbaren.
Quelle: CNRS und Technoscience.net