Quantenphysiker Jens Eisert erhält ERC Advanced Grant

Prof. Dr. Jens Eisert forscht am Dahlem Center for Complex Quantum Systems der Freien Universität Berlin und leitet die gemeinsame Forschergruppe mit dem HZB für Quantenrechnen und -simulation. Mit seinem ausgezeichneten Forschungsprojekt „DebuQC“ will er die metaphorische Grenze der klassischen und der Quantenwelt ausloten. Es ist bereits sein dritter ERC-Grant, den Jens Eisert erhält. Der Professor für Theoretische Quantenphysik und sein Team will wesentliche Forschungsfragen zur Quantentechnologie klären und auch die Grenzen der zukunftsträchtigen Technologie ausloten.

Zukunftstechnologie Quantencomputer

Quantentechnologien - und vor allem Quantencomputer – gelten derzeit als vielversprechende Zukunftstechnologie. Während Quantencomputer lange Zeit eine kuriose, spannende, aber vor allem theoretische Idee der Wissenschaft waren, sind Forschung und Industrie nun in der Lage, tatsächlich solche Rechner zu bauen. Große Unternehmen wie Google und Staaten wie China, die USA und tatsächlich auch Deutschland investieren gewaltige Summen in die Entwicklung von Quantenrechnern. Man verspricht sich von ihnen die Lösung von Problemen, die selbst die schnellsten Superrechner unserer Zeit nicht in vernünftiger Zeit lösen können. Die Erwartungen an diese Computer der Zukunft sind entsprechend hoch. 

 „Quantenrechner sind Computer, die nicht auf herkömmlichen Gesetzen basieren, sondern auf quantenmechanischen physikalischen Gesetzen, in denen man einzelne Atome oder Ionen als Recheneinheiten verwendet, also kontrollierte, winzige physikalische Systeme. Quantensimulatoren könnten Simulationsprobleme in der Chemie, den Materialwissenschaften oder der Physik der kondensierten Materie lösen“, erklärt Jens Eisert.

Doch aus wissenschaftlicher Sicht stellen sich noch eine Reihe gleichermaßen wichtiger und spannender Fragen, betont der Physiker weiter. Allen voran: Was ist die rechnerische Mächtigkeit von Quantenrechnern tatsächlich? Welche Fragen kann man realistisch angehen und auf völlig neuartige Weise lösen und welche nicht? Wie kann man solche Fragen systematisch angehen?

DebuQC-Projekt

Das „DebuQC“-Projekt will die metaphorische Grenze der klassischen und der Quantenwelt auszuloten. Bis zu einem gewissen Punkt könne man mit klassischen Superrechnern kommen. „Ab diesem Punkt kann man sich erhoffen, dass Vorteile durch Quanteneffekte entstehen. Aber wo genau liegt diese Grenze? Wie viele Fehler und wie viel Rauschen können Quantenrechner vertragen? Welche Anwendungen in der Simulation sind wirklich realistisch? Und welche nicht, so dass wir für sie lieber herkömmliche Methoden verwenden“, kommentiert Jens Eisert.

Das „DebuQC“-Projekt ist interdisziplinär angelegt. Es will Ideen und Methoden der Physik, der Mathematik und der Informatik „auf frische Art zusammenwürfeln“, sagt der Physiker weiter. Nur so könne man inhaltlich Fortschritte machen. Das Projekt sei getrieben von dem, was experimentell möglich ist, und sei gleichermaßen fernab von jedem Hype.

Auch für die Berliner Forschungslandschaft, die im Exzellenzcluster MATH+ angewandte Mathematik auslotet, den Sonderforschungsbereich 183, der verschränkte Zustände von Materie zu verstehen versucht, sind dies grundlegende Kernfragen.   Darüber hinaus untersucht die Einstein Research Unit über Quantensysteme unter Leitung des Preisträgers wie auch die Berlin Quantum Alliance diese Dinge aus.

Biographie

Jens Eisert studierte Physik und Mathematik an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Weiterhin studierte er mit einem Fulbright-Stipendium an der University of Connecticut in den USA).  Im Jahr 2001 promovierte er in Theoretischer Physik an der Universität Potsdam. Durch ein Humboldt-Stipendium kam er ans Imperial College London, wo er - nach einer Juniorprofessur - seine erste akademische Dauerstelle als Lecturer antrat. Eine weitere Auslandsstation war das California Institute of Technology (USA). In dieser Zeit warb er seinen ersten EURYI Grant ein, ein Vorläufer des ERC Starting Grant. Später kam er zurück nach Deutschland, wo er 2008 seine erste W3-Professur an der Universität Potsdam antrat. Weiterhin verbrachte er ein Jahr am Wissenschaftskolleg Berlin. Seit 2011 ist er am Dahlem Center for Complex Quantum Systems der Freien Universität Berlin als Professor für Theoretische Physik beschäftigt. Dort hat er seinen zweiten und nun auch dritten ERC Grant gewonnen. Er unterhält Affiliationen mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin und dem Fraunhofer-Heinrich-Hertz-Institut. Prof. Eisert gilt als einer der weltweit meistzitierten Wissenschaftler auf dem Feld des Quantenrechnens und des Studiums komplexer Quantensysteme.

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