II. Wissenschaftliche Vorträge

schäft. Experimente mit (einzelnen) Quantenzentren im Diamant wurden als
Beispiel dafür vorgestellt, wie die Manipulation von Quantenzuständen einzelner
Atome für solche neuartigen Technoligen eingesetzt werden kann. Als besondere
Beispiele wurden Einzel-Photon-Quellen für die Quanten-Kommunikation und
Magnetfeld-Sensoren im Nanometerbereich für die Life Sciences erläutert.
Einzel-Photon-Quellen sind im Bereich der Quanten-Kryptographie der
entscheidende Faktor für eine (beinahe absolut) sichere Langstreckenkommu-
nikation. Die Sicherheit der dazu verwendeten Protokolle beruht auf Gesetzten
der Quantenmechanik und nicht auf dem Schwierigkeitsgrad gewisser klassischer
mathematischer Probleme, wie es bei (bisher) konventionellen kryptographischen
Algorithmen der Fall ist. Die bisherige Reichweite von Quanten-Kanälen war auf
ungefähr 100 km beschränkt. Neuartige Lichtquellen werden es jedoch ermögli-
chen, die Grenzen so auszuweiten, dass Erde-Satellit-Kommunikation realisierbar
sein wird.
Eine andere Anwendung der Quanten-Kontrollverfahren liegt in der Ver-
wirklichung neuartiger Rechnerarchitekturen, die anstatt klassischer Bits Qubits
verwenden. Solche Rechner würden klassische Geräte bei der Lösung einiger Pro-
blemen leistungsmäßig übertreffen, wie zum Beispiel bei der Suche in großen Da-
tenbanken.
Obwohl es noch weitere Entwicklungsschritte bis zur Verwirklichung des Ge-
nannten braucht, werden erste Anwendung von Quantentechnologien zügig aut
den Markt zu kommen. Maschinen für Quanten-Kryptographie ausgenommen,
sind Quanten-Sensoren das erste Produkt, das Quantentechnologien zunutze
macht. Der Quantenzustand eines einzelnen Atoms reagiert besonders empfind-
lich auf seine Umgebung. Genau diese Empfindlichkeit erlaubt es, sie dazu zu
verwenden, äußere Felder mit einer bisher unerreichten Genauigkeit und räumli-
chen Auflösung zu messen. Einzelne Atome können auch als winzige Marker zur
Bildgebung verwendet werden, womit man die Bilderzeugung der Magnetreso-
nanztomographie nicht nur beschleunigen, sondern auch noch „schärfer“ machen
würde.
All diese Entwicklungen, die das grundlegende Verständnis der Quantenme-
chanik zu Nutze machen, sind in den letzten zweiJahrzehnten entstanden. Diese
werden zweifellos unser Leben in den ersten Jahrzehnten des 21. Jahrhunderts
maßgeblich beeinflussen (vergleichbar mit der Auswirkung der Miniaturisierung
klassischer Elektronik in den letzten Jahrzehnten der 20. Jahrhunderts). Dia-
manten, als ein Material mit einzigartigen quantenmechanischen Eigenschaften,
könnten dabei für diese neuartigen Technologien eine ähnliche Rolle spielen wie
Silizium (für die klassischen Technologien).

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