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Tüfteln an einer neuen Logik

Der Schweizer Physiker Michael Kastoryano forscht mit einem Alexander-von-Humboldt-Stipendium an der Freien Universität

21.09.2012

„Wenn es um Quantenphysik geht, ist Deutschland einer der attraktivsten Forschungsstandorte“, sagt Michael Kastoryano.
„Wenn es um Quantenphysik geht, ist Deutschland einer der attraktivsten Forschungsstandorte“, sagt Michael Kastoryano. Bildquelle: Wiebke Schönherr

Gerade erst ist der Digitalcomputer der beste Freund des Menschen geworden, da hat er schon ernstzunehmende „Gegner“. Einige Forscher der Theoretischen Physik trachten ihm nach dem Leben: Sie wollen ihn durch einen Quantencomputer ersetzen. Ist dieser einmal erfunden, könnte er die naturwissenschaftliche Forschung des 21. Jahrhunderts revolutionieren. Einer dieser Theoretischen Physiker ist Michael Kastoryano, Alexander-von-Humboldt-Stipendiat an der Freien Universität.

Seit Anfang des Jahres forscht der 29-jährige Schweizer an der Freien Universität als Postdoktorand in der Arbeitsgruppe von Professor Jens Eisert. Im Juni wurde ihm das renommierte Alexander-von-Humboldt-Stipendium gewährt. Kastoryano ist überzeugt: „Wir können mit einer neuen Logik Computer bauen, die viel schneller sind als jetzige Modelle.“

Die neue Logik bei Computern – das bedeutet Folgendes: Statt wie bisher die herkömmlichen Bits nur im Zustand 0 oder 1 auftreten zu lassen, können die Bits der Zukunft, die sogenannten Quantenbits, gleichzeitig beide Zustände annehmen, inklusive der Zwischenzustände. Bildhaft gesprochen: Müsste sich ein Apfel im digitalen Modell entscheiden, ob er mit dem Stengel nach oben oder nach unten liegt, läge er im quantenmechanischem Modell sowohl mit dem Stengel nach oben als auch nach unten – als auch in jeglicher Position dazwischen. Alles gleichzeitig. Schwer vorzustellen? Kastoryano hat dafür Verständnis: „Wenn man es mit Wörtern beschreiben will, klingt es etwas esoterisch, aber innerhalb der Mathematik ist es präzise und klar“, sagt er.

Internationale Karriere

Kastoryano spricht mit einem charmanten Akzent. Seine Muttersprache ist Französisch, aufgewachsen ist der Physiker in der Westschweiz. An der Yale University schloss er ein Physik- und Mathematik-Studium ab, die Doktorarbeit schrieb er an der Kopenhagener Universität. Anfang des Jahres zog es ihn nach Berlin. „Wenn es um Quantenphysik geht, ist Deutschland einer der attraktivsten Forschungsstandorte“, sagt Kastoryano.

Eines mag überraschen bei jemanden, der zur künftigen Computer-Technologie forscht: Sein Arbeitsplatz ist kein Labor, er beobachtet keine Experimente. Stattdessen sitzt er in einem Büro am Schreibtisch, mit einem Bleistift in der Hand und einem Blatt Papier vor sich. Hinter sich eine kleine Tafel, auf der er mathematische Formeln löst. Als Arbeitswerkzeug komme nur noch der eigene Kopf hinzu, sagt Kastoryano – und die Ideen, die sich andere schon vor ihm gemacht hätten.

"Es geht um die Grundgesetze der Natur"

Hat Kastoryano die neuesten Aufsätze über Theorien der Quanteninformatik gelesen, denkt er die Ideen weiter. Er notiert Formeln auf dem Papier, während er in Gedanken ein System entstehen lässt, auf dessen Grundlage Informationen schnell und störungsfrei weitergegeben werden können. Ein gedankliches Konstrukt, das niemals jemand sehen wird: „Die meisten Leute haben falsche Vorstellungen von der Physik“, sagt der Forscher. „In der Schule wird sie ihnen an plastischen Beispielen erklärt. Aber eigentlich geht es um die Grundgesetze der Natur.“ Die Natur, das ist in Kastoryanos Fall eine unendliche Ansammlung von Quantenbits: Zu klein fürs Auge, aber groß genug, um ihnen ein Forscherleben zu widmen.