Folge 6: „Jedi-Schwert und Quantenrechner – Optik- & Photonikforschung in Berlin“ (6. November 2020)

Lasersysteme und andere optische Technologien verändern unsere Welt. Als „enabling technologies“ schaffen sie beispielsweise die Grundlagen für die Industrie 4.0, das Internet der Dinge oder die Verkehrswende. Die Brain City Berlin nimmt im Bereich Optik- und Photonik weitweit einen Spitzenplatz ein. Zu Gast im 6. LNDW-Podcast: Brain City-Botschafterin Ulrike Dr. Woggon, Professorin am Institut für Optik und Atomare Physik der Technischen Universität Berlin (TU Berlin), Prof. Dr. Günther Tränkle, Direktor des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Hochfrequenztechnik (FBH) und Dirk Döbler, Bereichsleiter „Signalverarbeitung/Akustische Kamera“ bei der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI). Der LNDW-Podcast wird in Kooperation mit Brain City Berlin umgesetzt.  

Die Folge ist eingebettet in die Berlin Science Week und Falling Walls.

„Mit Lasern schneiden wir keine Materialien, wie es das Jedi-Schwert machen würde. Für uns sind eher Laser interessant, die Materialien auf atomarer Ebene zum Schwingen bringen. Durch diese Schwingungen kann man höhere Frequenzen emittieren. Das kann das Jedi-Schwert nicht“, erläutert Prof. Dr. Ulrike Woggon in einem augenzwinkernden Vergleich.

Die Brain-City-Botschafterin ist als Professorin am Institut für Optik und Atomare Physik der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) eine der führenden Expertinnen auf dem Gebiet der „Nichtlinearen Optik“. Sie arbeitet auf den Gebieten Nanophotonik, Ultrakurzzeitphysik, Festkörperoptik, innovative Materialien und Laserphysik. Salopp ausgedrückt, erforscht sie, was man mit Photonen, den Lichtteilchen, so alles machen kann. Denn Quantentechnologien arbeiten mit Photonen statt mit Elektronen. 

„Im Gegensatz zum Elektron hat das Licht keine Ladung“, so Ulrike Woggon. Quantentechnik nutze vielmehr die Eigenschaft von Photonen, sich in Paaren miteinander zu verschränken. Wird ein Photon gezielt beeinflusst, reagiert auch das mitverschränkte Photon. Dieses Verfahren kann etwa zur Verschlüsselung von Daten genutzt werden. „Licht wird in der Forschung längst nicht mehr im Sinne des sichtbaren Lichts verstanden“, erläutert sie. „Die aktuelle Entwicklung geht dahin, die Wellenlängenbereiche immer weiter ins Extreme zu ziehen: Auf der einen Seite vom sichtbaren Licht mehr ins Infrarot bis zum Terrahertz, auf der anderen Seite bis in den Röntgenbereich. Diese Breite ist für die Entwicklung der Photonik wichtig.“ 

Effekte wie die Quantenverschränkung lassen sich heute in vielen Bereichen einsetzen, etwa in der Laser- und Halbleitertechnologie oder auch bei Quantenrechnern. Forscher*innen wie Prof. Dr. Ulrike Woggon betreiben in der Brain City daher wichtige Grundlagenforschung. Und das tun sie nicht im stillen Kämmerlein. „Wir müssen Forschung als Prozess verstehen“, so Woggon. „Forscherinnen und Forscherinnen arbeiten nicht isoliert, sie sind im Austausch mit sämtlichen Erfahrungsträgern aus der Bevölkerung. Sie reflektieren daher auch ständig, was sie tun. Das Rückspielen von der Anwendungs- in die Grundlagenforschung, das ist das, wovon Forschung lebt.“

Engagiert setzt sich die Brain City-Botschafterin auch für die Nachwuchsförderung in ihrem Gebiet ein. Etwa als Vorsitzende des Steering Comittees der 2019 eröffneten, universitätsübergreifenden Graduiertenförderung Berlin School of Optical Sciences in Quantum Technology  „Die Weltoffenheit Berlins ist für die Nachwuchsgewinnung in Fächern wie der Physik ein großer Vorteil. Dadurch können wir auch Bewerber aus Nicht-EU-Ländern dafür gewinnen, hier in Berlin zu studieren und zu forschen.“ Dass der Wissenschaftsstandort Berlin im Bereich Optik-  und Photonikforschung einen Spitzenplatz einnimmt, spürt sie insbesondere, wenn sie auf internationalen Konferenzen unterwegs ist: „ Wir haben eine recht gute Reputation in den wissenschaftlichen Gremien. Man kennt den Standort Berlin dort sehr gut.“

Ihre Zukunftsvision für ihren Forschungsbereich ist anwendungsorientiert:  „In der Grundlagenforschung werden wir immer weiter ausloten, wie sich das Photon immer weiter ins Extreme treiben lässt, um es als Werkzeug nutzen zu können.“ 

Weitere Gäste der Sendung: 

• Dirk Döbler, Bereichsleiter „Signalverarbeitung/Akustische Kamera“ bei der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI). Er berichtet, wie sich mit Hilfe der in Berlin entwickelten Akustischen Kamera Lärmquellen sichtbar machen lassen.
• Prof. Dr. Günther Tränkle, Direktor des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Hochfrequenztechnik (FBH). Er zeigt auf, wie selbstfahrende Autos mithilfe von LiDAR-Systemen Wirklichkeit werden und wie Lasersysteme im Weltraum präzises Umweltmonitoring ermöglichen. 

LNDW-Podcast in der ARD-Audiothek

LNDW-Podcast beim rbb Inforadio