Innsbrucks neue Verbindung zum Weltraum

Von: mk

Innsbruck – Am Montag wurde die quantenoptische Bodenstation Marietta Blau am Hafelekar im Beisein hoher politischer Vertreter und eines Physik-Nobelpreisträgers eröffnet. Die Universität und der Forschungsstandort Innsbruck verfügen damit über eine wichtige Basis für die Entwicklung eines weltumspannenden Quanteninternets. Auch der stellaren Astrophysik stehen mit dem hochmodernen Spiegelteleskop neue Möglichkeiten offen.

Die Universität Innsbruck zählt international zu den führenden Zentren der Quantenphysik. Die im vergangenen August errichtete quantenoptische Bodenstation – benannt nach der österreichischen Physikpionierin Marietta Blau (1894–1970) – bietet aufgrund ihrer außergewöhnlichen Lage beste Voraussetzungen für die Erforschung eines besonders zukunftsweisenden Gebiets innerhalb der Disziplin: der Quantenkommunikation über den Weltraum. Durch den Austausch einzelner Lichtteilchen zwischen einem Quantensatelliten und zwei Bodenstationen können zwei Orte an der Erdoberfläche absolut abhörsicher kommunizieren oder Quantencomputer global vernetzt werden. „Mit der quantenoptischen Bodenstation können wir hier exzellente Pionierarbeit leisten. Das freut mich als Vizerektor ebenso wie als Quantenphysiker außerordentlich”, sagte Gregor Weihs, Vizerektor für Forschung, bei der Eröffnungsfeier, zu der sich jede Menge hochrangige Redner eingefunden hatten: Stefan Hanslik als Vertreter der Bundesministerin für Frauen, Wissenschaft und Forschung, Landeshauptmann Anton Mattle sowie Bürgermeister Johannes Anzengruber. Unter den den Gästen befanden sich u.a. auch Landesrätin Cornelia Hagele, Thomas Phüringer von den IKB und als besonderer Ehrengast der Physiknobelpreisträger 2016, F. Duncan M. Haldane . Gemeinsam mit zahlreichen Eingeladenen erhielten sie im Rahmen einer Live-Demonstration Einblick in Technik und Möglichkeiten der außergewöhnlichen Infrastruktur.

Erste Messungen laufen bereits

Der Standort am Hafelekar in 2280 Metern Höhe bietet ideale Bedingungen, um die Grundlagen satellitengestützter Quantenkommunikation zu erforschen, denn aufgrund der Höhe werden Signalverluste zwischen dem Satelliten und der Bodenstation bereits reduziert. „Bis der Austausch von Lichtstrahlen zwischen Bodenstation und Satelliten funktioniert, sind einige Herausforderungen zu bewältigen. Beispielsweise sorgen Turbulenzen in der Atmosphäre für eine zufällige Ablenkung des Lichts in beliebige Richtungen. Diese müssen live gemessen und korrigiert werden”, schildert Stefan Frick aus der Arbeitsgruppe von Gregor Weihs am Institut für Experimentalphysik. Gemeinsam mit Kollegen führt er bereits regelmäßig Messungen durch und arbeitet auf Hochtouren an der Ausrichtung des Teleskops. So ist es bereits gelungen, passive Satelliten zur Ausrichtung anzuvisieren.
„Als Teil der Central European Quantum Communication Infrastructure (CE-QCI) bereiten wir außerdem die Station auf den geplanten europäischen Quantensatelliten EAGLE-1 vor“, gibt Frick einen Ausblick auf Meilensteine der kommenden Jahre.

Die Bodenstation, deren Kernstück ein Ritchey-Chrétien-Teleskop mit einem 1 Meter großen Spiegel ist, wird aber auch von Wissenschaftler:innen vom Institut für Astro- und Teilchenphysik genutzt. U.a. werden mithilfe eines hochauflösenden Spektrographen, der über Glasfaser mit dem Teleskop verbunden wird, künftig die optischen Spektren von Sternen analysiert. Im Zentrum der Untersuchungen stehen Überriesen und sogenannte Cepheiden, zu denen auch der Polarstern zählt. „Unser Labor am Hafelekar zählt zu den nördlichsten Observatorien mit so hochauflösender Spektroskopie im Gebirge“, erklärt Stefan Kimeswenger vom Institut für Astro- und Teilchenphysik, unter dessen Expertise das Messlabor eingerichtet wird.

Geschichte und Zukunft an einem Ort

Die quantenoptische Bodenstation Marietta Blau befindet sich an einem wissenschaftsgeschichtlich bedeutsamen Ort: Hier gründete der spätere Physik-Nobelpreisträger Victor Franz Hess 1931 eine Forschungsstation zur Beobachtung der von ihm entdeckten Kosmischen Höhenstrahlung. Auch die Namenspatronin des unmittelbar neben der historischen Station errichteten Quantenteleskops, Marietta Blau (1894–1970) besuchte die Forschungsstation am Hafelekar und arbeitete mit den dort gewonnenen Daten die sie zu bahnbrechenden Entdeckungen führten. Eine entsprechende Würdigung ihrer Arbeit blieb der Kernphysikerin jüdischer Herkunft jedoch zu Lebzeiten verwehrt.