Quantenmechanik und Informationswissenschaften haben unsere moderne Welt revolutioniert. Während die Quantenmechanik unser Verständnis der mikroskopischen Welt begründet, bilden die Informationswissenschaften die Basis der heute omnipräsenten Kommunikations- und Informationsverarbeitungssysteme. Momentan entfaltet sich eine wissenschaftlich-technische Revolution, bei der sich diese Disziplinen zur Quanteninformationswissenschaft vereinen. Diese wurde zunächst entwickelt, um die Funktionsprinzipien zukünftiger Quantencomputer zu beschreiben, hat sich aber inzwischen in eine leistungsfähige, vereinheitlichende Beschreibung der physischen Welt weiterentwickelt, die Gebiete wie Quantenmaterialien und Quantenchemie direkt mit scheinbar fernen Feldern wie der Kosmologie Schwarzer Löcher verbindet. Im Zentrum dieser Beschreibung steht die Verschränkung, eine wesentliche Eigenschaft ohne klassisches Analogon, die für die zahlreichen Phänomene und Anwendungen der Quantenphysik verantwortlich ist.

Diese Entwicklungen führten zum neuen, übergreifenden Forschungsfeld der Quantenwissenschaft und -technologie (QWT), in dem die vielfältigen Themen, ihre Zusammenhänge sowie ihre Konsequenzen für die Praxis untersucht werden. QWT vereint multidisziplinäre Forschung in den Bereichen Physik, Mathematik, Informatik, Materialwissenschaften, Chemie und sogar Kosmologie und Hochenergiephysik. Zentrales Ziel des Münchner Zentrums für Quantenwissenschaft und -technologie (MCQST) ist es, das Verständnis für die neuartigen, vereinheitlichenden Prinzipien im interdisziplinären Feld der QWT zu etablieren, diese praktikabel und greifbar zu machen und durch eine neue Generation quantenbasierter Geräte in die Anwendung zu überfuhren. Auf Ebene der Grundlagenforschung strebt das MCQST ein umfassendes Verständnis und die Kontrolle der Verschränkung in Vielteilchensystemen auf unterschiedlichen Zeit-, Längen- und Energieskalen durch neue theoretische und experimentelle Zugänge an. Anwendungen für quantenbasierte Bauelemente und Materialien, die am MCQST entwickelt werden sollen, reichen von inhärent sicherer Kommunikation und Informationsverarbeitung bis hin zu hochempfindlichen Sensoren und Wandlern für die Präzisionsmetrologie.

MCQST ist aufgrund der langjährigen Erfahrung, der breiten und ausgewiesenen interdisziplinären Expertise und der herausragenden Exzellenz der beteiligten Forscher*innen in allen Kernbereichen der QWT in einer einzigartigen Position, ein weltweit führendes Forschungszentrum in QWT zu sein. Neue Ausbildungsstrukturen und die Förderung früher wissenschaftlicher Karrierephasen sowie die Stärkung der Münchner Forschungsstrukturen im Rahmen von MCQST werden langfristig wirkungsvolle Forschung in QWT sicherstellen. So kann München eine außergewöhnliche Sichtbarkeit und Wirkung in diesem aufstrebenden Forschungsfeld erlangen, einen maßgeblichen Partner und Anlaufpunkt für die Industrie bilden und zu einem der wichtigsten Zentren im Bereich der QWT weltweit werden.

Beteiligte Institutionen:

• Max Planck Institute für Quantenoptik (MPQ)
• Walther-Meissner-Institut für Tieftemperaturforschung der Bayerischen Akademie der Wissenschaften
• Deutsches Museum (DM)