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Peter Zoller

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Peter Zoller (2007)

Peter A. Zoller (* 16. September 1952 in Innsbruck) ist ein theoretischer Physiker aus Österreich. Er beschäftigt sich mit Quantenoptik und Quanteninformation und ist vor allem für seine Pionierarbeit zu Quantencomputern, Quantensimulation und Quantenkommunikation bekannt.

Leben

Peter Zoller studierte an der Universität Innsbruck Physik, wurde dort im Februar 1977 mit einer Arbeit zum Stark-Effekt promoviert<ref>Peter Zoller: Der dynamische Starkeffekt in intensiven inkohärenten elektromagnetischen Feldern. Innsbruck 1976.</ref> und war dann als Assistent am Institut für Theoretische Physik tätig. 1978/79 forschte er als Max-Kade-Stipendiat bei Peter Lambropoulos an der University of Southern California, und 1980 verbrachte er einen Forschungsaufenthalt in der Gruppe von Dan Walls in Auckland, Neuseeland. 1981 habilitierte sich Peter Zoller mit einer Arbeit „Über die lichtstatistische Abhängigkeit resonanter Multiphoton-Prozesse“<ref>Peter Zoller: Über die lichtstatistische Abhängigkeit resonanter Multiphoton-Prozesse. Innsbruck 1980.</ref> und wurde Dozent an der Universität Innsbruck. 1981/82 und 1988/89 war er jeweils für ein Jahr Visiting Fellow am Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) der University of Colorado, Boulder. 1986 war er Gastprofessor an der Université de Paris-Sud 11, Orsay.

1991 wurde er Professor am Physics Department der University of Colorado, Boulder und JILA Fellow. Ende 1994 folgte er dem Ruf an die Universität Innsbruck, wo er bis zu 2024 tätig war. Von 1995 bis 1999 leitete er das Institut für Theoretische Physik, von 2001 bis 2004 war er stellvertretender Studiendekan der Fakultät. Von 2003 bis 2024 leitete er als Wissenschaftlicher Direktor eine Forschungsgruppe am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Dem JILA blieb Zoller als Adjoint Fellow eng verbunden. Zahlreiche Gastprofessuren führten ihn an wichtigen Zentren der Physik. Er war unter anderem Loeb-Lecturer an der Harvard University (2004), Yan Jici Chair-Professor an der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technik, Hefei, Chair-Professor an der Tsinghua-Universität, Peking (2004), Lorentz-Professor an der Universität Leiden (2005) und Distinguished Lecturer am Technion in Haifa (2007). Er war Moore Distinguished Scholar am Caltech (2008 und 2010), Arnold Sommerfeld Lecturer an der LMU München (2010), Distinguished Fellow am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching (2012) und Solvay Professor für Physik an der Universität Brüssel (2015).<ref>2015 International Jacques Solvay Chair in Physics - Professor Peter Zoller - INAUGURAL LECTURE on 6 October - Photonics@be. In: photonics-at-be.ulb.ac.be. 24. September 2015, archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am 29. Februar 2016; abgerufen am 28. Februar 2016 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref> 2014 wurde er „Auswärtiges Wissenschaftliches Mitglied“ des MPI für Quantenoptik.<ref> https://www.mpq.mpg.de/4940099/14_07_10 Prof. Peter Zoller is elected as “External Scientific Member” at the Max Planck Institute of Quantum Optics, Pressemitteilung des MPI Quantenoptik, Juli 2014 </ref> 2025 war er Benjamin-Lee-Professor in Südkorea<ref>Benjamin Lee Professorship. In: Asia Pacific Center for Theoretical Physics. Abgerufen am 10. Oktober 2025 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref> und wurde JAE-Chair am Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) in Madrid.<ref>Sheperd Doeleman y Peter Zoller obtienen las ayudas JAE Chair para impulsar en el CSIC proyectos de impacto internacional | Consejo Superior de Investigaciones Científicas. In: CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Abgerufen am 17. Dezember 2025 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref>

Peter Zoller ist verheiratet und Vater von drei Kindern.

Wirken

Peter Zoller hat als Theoretischer Physiker wesentliche Beiträge in der Atomphysik sowie der der Vielteilchenphysik und Quanteninformationswissenschaft geleistet. Insbesondere seine Vorschläge zum Quantencomputing mit gefangenen Ionen, zur Quantensimulation mit ultrakalten Atomen in optischen Gittern und zum Quantenrepeater in der Quantenkommunikation haben entscheidend dazu beigetragen, theoretische Konzepte der Quanteninformation in die praktische Anwendung zu bringen. Damit hat er neue experimentelle Forschungsrichtungen eröffnet und mit angeleitet und quantenoptische Systeme als eine der führenden experimentellen Plattformen für Quantentechnologien etabliert.

1995 schlug er gemeinsam mit Ignacio Cirac einen „Quantencomputer mit kalten, gefangenen Ionen“ vor.<ref>J. I. Cirac, P. Zoller: Quantum Computations with Cold Trapped Ions. In: Physical Review Letters. Band 74, Nr. 20, 15. Mai 1995, ISSN 0031-9007, S. 4091–4094, doi:10.1103/PhysRevLett.74.4091 (aps.org [abgerufen am 17. Juli 2025]).</ref> Es war dies der erste experimentell realistische und umfassende Vorschlag für einen universellen Quantencomputer. Diese Arbeit löste eine rasante experimentelle Entwicklung aus, in der zahlreiche Pionierleistungen wie die Demonstration von Quantenalgorithmen, digitale Quantensimulationen, Quantenfehlerkorrektur und Quantenmetrologie gelangen. 1999 schlugen Cirac und Zoller einen Quantencomputer vor, der auf kalten Atomen in optischen Gittern basiert und bei dem Zwei-Qubit-Gatter durch kontrollierte Kollisionen ausgeführt werden.<ref>D. Jaksch, H.-J. Briegel, J. I. Cirac, C. W. Gardiner, P. Zoller: Entanglement of Atoms via Cold Controlled Collisions. In: Physical Review Letters. Band 82, Nr. 9, 1. März 1999, ISSN 0031-9007, S. 1975–1978, doi:10.1103/PhysRevLett.82.1975 (aps.org [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> Ein Jahr später präsentierten sie zusammen mit Mikhail Lukin und anderen einen alternativen Weg, diese Gatter mit Hilfe von Rydberg-Atomen zu implementieren.<ref>D. Jaksch, J. I. Cirac, P. Zoller, S. L. Rolston, R. Côté, M. D. Lukin: Fast Quantum Gates for Neutral Atoms. In: Physical Review Letters. Band 85, Nr. 10, 4. September 2000, ISSN 0031-9007, S. 2208–2211, doi:10.1103/PhysRevLett.85.2208 (aps.org [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> Mit der immer besseren experimentellen Kontrolle neutraler Atome in Laserpinzetten gewinnt dieser Ansatz zunehmend an Bedeutung.<ref>Dolev Bluvstein, Simon J. Evered, Alexandra A. Geim, Sophie H. Li, Hengyun Zhou, Tom Manovitz, Sepehr Ebadi, Madelyn Cain, Marcin Kalinowski, Dominik Hangleiter, J. Pablo Bonilla Ataides, Nishad Maskara, Iris Cong, Xun Gao, Pedro Sales Rodriguez, Thomas Karolyshyn, Giulia Semeghini, Michael J. Gullans, Markus Greiner, Vladan Vuletić, Mikhail D. Lukin: Logical quantum processor based on reconfigurable atom arrays. In: Nature. Band 626, Nr. 7997, 1. Februar 2024, ISSN 0028-0836, S. 58–65, doi:10.1038/s41586-023-06927-3, PMID 38056497, PMC 10830422 (freier Volltext) – (nature.com [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref>

1998 schlugen Cirac und Zoller die Verwendung ultrakalter Atome in optischen Gittern als analogen Quantensimulator für Hubbard-Modelle zur Untersuchung von Fragen der Festkörperphysik vor.<ref>D. Jaksch, C. Bruder, J. I. Cirac, C. W. Gardiner, P. Zoller: Cold Bosonic Atoms in Optical Lattices. In: Physical Review Letters. Band 81, Nr. 15, 12. Oktober 1998, ISSN 0031-9007, S. 3108–3111, doi:10.1103/PhysRevLett.81.3108 (aps.org [abgerufen am 17. Juli 2025]).</ref> Mit diesem Ansatz können stark wechselwirkende Vielteilchensysteme sowohl in Gleichgewichts- als auch in Nicht-Gleichgewichtszuständen erforscht und damit Schlüsselfragen in Theorie und Design von korrelierten Quantenmaterialien und in für klassische Berechnungen schwierigen Regimen untersucht werden. Die experimentelle Entwicklung dieser Plattform führte zu einer Reihe wichtiger Fortschritte, darunter die erste Beobachtung des Übergangs zwischen Suprafluidität und einem Mott-Isolator,<ref>Markus Greiner, Olaf Mandel, Tilman Esslinger, Theodor W. Hänsch, Immanuel Bloch: Quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator in a gas of ultracold atoms. In: Nature. Band 415, Nr. 6867, Januar 2002, ISSN 0028-0836, S. 39–44, doi:10.1038/415039a (nature.com [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> die Herstellung und Untersuchung topologischer Quantenphasen der Materie mit synthetischen Eichfeldern oder die Erforschung des 2D-fermionischen Hubbard-Modells.

Ebenfalls 1998 präsentierte ein Team um Zoller das Konzept der Quantenrepeater,<ref>H.-J. Briegel, W. Dür, J. I. Cirac, P. Zoller: Quantum Repeaters: The Role of Imperfect Local Operations in Quantum Communication. In: Physical Review Letters. Band 81, Nr. 26, 28. Dezember 1998, ISSN 0031-9007, S. 5932–5935, doi:10.1103/PhysRevLett.81.5932 (aps.org [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> das die mit Rauschen und dem Verlust von Photonen in Lichtleitern verbundenen Probleme überwindet und Quantenkommunikation über große Entfernungen möglich macht. Zuvor hatten sie die Möglichkeit entdeckt, Atome durch den Austausch von Photonen aus der Ferne zu verschränken.<ref>S. J. Van Enk, J. I. Cirac, P. Zoller, H. J. Kimble, H. Mabuchi: Quantum state transfer in a quantum network: A quantum-optical implementation. In: Journal of Modern Optics. Band 44, Nr. 10, Oktober 1997, ISSN 0950-0340, S. 1727–1736, doi:10.1080/09500349708231842 (tandfonline.com [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> Im Jahr 2001 schlugen sie einen speziellen atomaren Aufbau vor, um solche Quantenverstärker zu bauen.<ref>L.-M. Duan, M. D. Lukin, J. I. Cirac, P. Zoller: Long-distance quantum communication with atomic ensembles and linear optics. In: Nature. Band 414, Nr. 6862, November 2001, ISSN 0028-0836, S. 413–418, doi:10.1038/35106500 (nature.com [abgerufen am 24. Juni 2025]).</ref> Diese sind zu einem entscheidenden Baustein für die Entwicklung und den Einsatz der Quantenkommunikation geworden.

Peter Zollers Ideen und Konzepte finden breite Aufmerksamkeit in der wissenschaftlichen Gemeinde, seine Forschungsarbeiten werden häufig zitiert.<ref>Thomson Reuters Highly Cited Research [1]</ref><ref>Google Scholar Citations Peter Zoller [2]</ref> Bedeutsam ist der Physiker auch durch seine Lehrtätigkeit an der Universität Innsbruck und im Rahmen zahlreicher Gastprofessuren. Seine ehemalige Innsbrucker Studentin Barbara Kraus, selbst mehrfach ausgezeichnete Quantenphysikerin und seit 2023 Professorin für Quantenalgorithmen und -anwendungen an der School of Natural Sciences der Technischen Universität München, äußerte:

„Ich hatte das große Glück, von hervorragenden, international hoch angesehenen Physikern in das Gebiet der Quantenphysik eingeführt zu werden, unter anderen von Prof. Peter Zoller und Prof. J. Ignacio Cirac. Das Thema und ihre Begeisterung ließ mich oft mit offenem Mund in den Vorlesungen sitzen. Eine Begeisterung, die direkt auf mich übertragen wurde und deren Feuer heute noch in mir brennt. Ich wünsche der nächsten Generation, dass sie diese Begeisterung für Wissenschaft nicht nur erfährt, sondern auch weitergibt. Ich denke, dass der ‚Wissenschaftler als Beruf‘ seine Berechtigung hat, er kann aber den Wissenschaftler aus Leidenschaft nie ersetzen.“

– <templatestyles src="Person/styles.css" />Barbara Kraus: Lise Meitners Töchter: Physikerinnen stellen sich vor<ref name="oepg">Barbara Sandow, Monika Ritsch-Marte: Lise Meitners Töchter – Physikerinnen stellen sich vor. (pdf) Deutsche Physikalische Gesellschaft und Österreichische Physikalische Gesellschaft, 2019, abgerufen am 14. Januar 2025 (S. 47).</ref>

Gemeinsam mit Rainer Blatt und Thomas Monz hat er 2018 das Quantencomputer-Unternehmen Alpine Quantum Technologies (AQT) mit Sitz in Innsbruck gegründet.<ref>Quantenphysiker-Trio gründete Unternehmen zum Bau eines Quantencomputers. In: Der Standard. 18. Februar 2018, abgerufen am 25. Juni 2025 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref>

Auszeichnungen

Für seine Leistungen auf dem Gebiet der Quantenoptik und Quanteninformation und im Besonderen für seine Pionierarbeit bei Quantencomputern und Quantenkommunikation wurde Peter Zoller mit einer Reihe von Preisen ausgezeichnet:

Ehrendoktorate:

Mitgliedschaft in wissenschaftlichen Akademien:

Literatur

  • Crispin W. Gardiner, Peter Zoller: Quantum Noise. A Handbook of Markovian and Non-Markovian Quantum Stochastic Methods with Applications to Quantum Optics. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-22301-0.
  • Crispin Gardiner and Peter Zoller: The Quantum World of Ultra-Cold Atoms and Light Book I: Foundations of Quantum Optics, Imperial College Press, London and Singapore 2014. ISBN 1-783-26461-6
  • Crispin Gardiner and Peter Zoller: The Quantum World of Ultra-Cold Atoms and Light Book II: Physics of Quantum Optical Devices, Imperial College Press, London and Singapore 2015. ISBN 1-783-26616-3
  • Crispin Gardiner and Peter Zoller: The Quantum World of Ultra-Cold Atoms and Light Book III: Ultra-Cold Atoms, World Scientific, London and Singapore 2017. ISBN 978-1-786-34417-5

Weblinks

Commons: Peter Zoller – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Hinweisbaustein Vorlage:Klappleiste/Anfang 1978: Chien-Shiung Wu | 1979: George Eugene Uhlenbeck, Giuseppe Occhialini | 1980: Michael E. Fisher, Leo Kadanoff, Kenneth Wilson | 1981: Freeman J. Dyson, Gerard ’t Hooft, Victor Weisskopf | 1982: Leon Max Lederman, Martin Lewis Perl | 1983/4: Erwin Hahn, Peter B. Hirsch, Theodore Maiman | 1984/5: Conyers Herring, Philippe Nozières | 1986: Mitchell Feigenbaum, Albert J. Libchaber | 1987: Herbert Friedman, Bruno Rossi, Riccardo Giacconi | 1988: Roger Penrose, Stephen Hawking | 1989: nicht vergeben | 1990: Pierre-Gilles de Gennes, David J. Thouless | 1991: Maurice Goldhaber, Valentine Telegdi | 1992: Joseph Hooton Taylor, Jr. | 1993: Benoît Mandelbrot | 1994/5: Witali Ginsburg, Yōichirō Nambu | 1995/6: nicht vergeben | 1996/7: John Archibald Wheeler | 1998: Yakir Aharonov, Michael Berry | 1999: Dan Shechtman | 2000: Raymond Davis junior, Masatoshi Koshiba | 2001: nicht vergeben | 2002/3: Bertrand Halperin, Anthony James Leggett | 2004: Robert Brout, François Englert, Peter Higgs | 2005: Daniel Kleppner | 2006/7: Albert Fert, Peter Grünberg | 2008–2009: nicht vergeben | 2010: John Clauser, Alain Aspect, Anton Zeilinger | 2011: Maximilian Haider, Harald Rose, Knut Urban | 2012: Jacob Bekenstein | 2013: Peter Zoller, Ignacio Cirac | 2014: nicht vergeben | 2015: James Bjorken, Robert Kirshner | 2016: Yoseph Imry | 2017: Michel Mayor, Didier Queloz | 2018: Charles H. Bennett, Gilles Brassard | 2019: nicht vergeben | 2020: Rafi Bistritzer, Pablo Jarillo-Herrero, Allan H. MacDonald | 2021: Giorgio Parisi | 2022: Anne L’Huillier, Paul Corkum, Ferenc Krausz | 2023: nicht vergeben | 2024: Martin Rees | 2025: James P. Eisenstein, Moti Heiblum, Jainendra K. Jain Vorlage:Klappleiste/Ende

Personendaten
NAME Zoller, Peter
ALTERNATIVNAMEN Zoller, Peter A.
KURZBESCHREIBUNG österreichischer theoretischer Physiker
GEBURTSDATUM 16. September 1952
GEBURTSORT Innsbruck
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