Gekrümmte Raumzeit im Quanten-Simulator

© NASA / TU Wien Mit neuen Techniken kann man Fragen beantworten, die bisher experimentell nicht zugänglich waren - darunter auch Fragen nach dem Zusammenhang von Quanten und Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf kosmischer Skala erklären möchte - etwa die Gravitationswellen, die bei der Kollision von schwarzen Löchern entstehen. Die Quantentheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf Teilchenskala erklären möchte - etwa das Verhalten einzelner Elektronen im Atom. Beides miteinander auf völlig zufriedenstellende Weise zu verbinden, ist aber noch nicht gelungen. Die Suche nach einer -Quantentheorie der Gravitation- gilt als eine der großen ungelösten Aufgaben der Wissenschaft. Das liegt unter anderem daran, dass die Mathematik auf diesem Gebiet extrem kompliziert ist, und dass es gleichzeitig extrem schwierig ist, passende Experimente durchzuführen: Man müsste Situationen schaffen, in denen sowohl Phänomene der Relativitätstheorie eine wichtige Rolle spielen, etwa eine durch schwere Massen gekrümmte Raumzeit, und gleichzeitig Quanteneffekte sichtbar werden, zum Beispiel die kombinierte Teilchenund Wellennatur von Licht. An der TU Wien entwickelte man dafür nun einen neuen Zugang: Mit einem sogenannten -Quantensimulator- geht man solchen Fragen auf den Grund: Man untersucht nicht das System, über das man eigentlich etwas lernen möchte (nämlich Quantenteilchen in einer gekrümmten Raumzeit), sondern erzeugt stattdessen ein -Modellsystem-, eine einfacher zu handhabende Simulation, aus der man dann durch Analogieschlüsse etwas über das eigentlich interessante System lernen kann.