Quantentechnologien (PDF)

Die Quantentechnologien entwickeln sich derzeit zu Schlüsseltechnologien für die Zukunft. Aber wie funktioniert ein Quantencomputer, wie kann man mit Photonen abhörsicher Nachrichten übertragen und auf welche Weise macht die Quantenphysik ultragenaue Messungen möglich? Diese Einführung in die Quantentechnologie wendet sich speziell an Studierende der Ingenieurwissenschaften (Elektrotechnik, Maschinenbau) und der Informatik. Die Grundlagen von Quantencomputing, Quantenkommunikation, Quantenmesstechnik und Quantensimulation werden fundiert dargestellt, ohne dass dabei umfassende physikalische Vorkenntnisse vorausgesetzt werden.

Prof. Dr. Rainer Müller ist Physikdidaktiker an der TU Braunschweig. Seine Arbeitsgebiete sind das Lehren und Lernen von Quantenphysik, die Nutzung von authentischen Kontexten zur Vermittlung von Physik sowie die Untersuchung von Problemlöseprozessen in der Physik, vor allem in Bezug auf kognitive Belastung.

Nach dem Physikstudium in Gießen und Konstanz forschte er in der theoretischen Physik zur Quantenfeldtheorie in gekrümmten Raum-Zeiten (Promotion 1994 bei J. Audretsch). Nach einer Postdoczeit an der LMU München verlagerte er sein Arbeitsgebiet in die Physikdidaktik und entwickelte einen neuen Zugang zu modernen Aspekten der Quantenphysik für die Schule (Unterrichtskonzept milq). Mit diesem Thema habilitierte er sich 2003 an der LMU München (bei H. Wiesner). Seit 2002 ist er Professor für Physik und ihre Didaktik an der TU Braunschweig. Breiten Raum in seiner Forschung nimmt die Entwicklung von kontextorientierten Zugängen zu verschiedenen Gebieten der Physik ein. Es entstanden die Lehrbücher 'Klassische Mechanik - vom Weitsprung zum Marsflug' (2009) und 'Thermodynamik - vom Tautropfen zum Solarkraftwerk' (2013) sowie der Band 'Mechanik' in der Lehrbuchreihe 'Physik für Lehramtsstudierende' (2020). Daneben ist er seit vielen Jahren Autor und Herausgeber zahlreicher Schulbücher (Schulbuchreihen 'Kuhn Physik' und 'Dorn-Bader Physik'). Seit 2019 hat sich das neu entstehende Gebiet der Quantentechnologien zu einem weiteren Arbeitsschwerpunkt entwickelt. Es entstand das Lehrbuch 'Quantentechnologien für Ingenieure' (2023, gemeinsam mit F. Greinert).

Rainer Müller ist Mitglied der Exzellenzcluster SE²A (Sustainable and Energy-efficient Aviation) und Quantum Frontiers sowie des Quantum Valley Lower Saxony. Auf europäischer Ebene ist er in der Koordination des Europäischen Quantum Technology Flagships aktiv.