Erkenntnisse vom Global Technology Forum – mit Rainer Dumke, Professor für Physik an der Nanyang Technological University (NTU Singapore)

Was ist das für ein Forscher, der den satirisch-wissenschaftlichen Ig-Nobelpreis erhalten hat für die Entdeckung, dass sich tote magnetisierte Kakerlaken anders verhalten als lebende? Was ist das für ein Mann, der auf die Idee kommt, mikroskopisch kleine Bärtierchen mit Quantensystemen zu verschränken? Was ist das für ein Mensch, der einst aus Neugier und einer guten Portion Abenteuerlust nach Singapur auswanderte und heute sagt: „Ich wollte eigentlich nur fünf Jahre bleiben – daraus sind fast 20 geworden“?

Wer sich mit ihm unterhält, versteht sofort: Rainer Dumke, Professor für Physik an der Nanyang Technological University (NTU Singapore), brennt für sein Forschungsgebiet Quantum Sensing und Quantencomputing, blickt aber auch über den Tellerrand. Und er denkt strategisch: Es zog ihn in den südostasiatischen Stadtstaat, weil sich ihm dort nach dem Studium der Atomphysik und seiner Promotion in Hannover sowie Postdoc-Stellen am National Institute of Standards and Technology (NIST) im US-amerikanischen Gaithersburg und am Erlanger Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts die besten Chancen boten: „Es gab die Möglichkeit, an der NTU eine Forschungsgruppe aufzubauen – gleichzeitig wurde das Center for Quantum Technologies gegründet, ein Forschungszentrum für Quantenphysik an der National University of Singapore. Ich hatte das Glück, dass meine Frau mich bei allem unterstützt hat. Sie kannte die Stadt bereits aus ihrer Kindheit und konnte sich gut vorstellen, dort zu leben.“

Wenn Bärtierchen mit Qubits gekoppelt werden

Und so baute Dumke im Laufe der Jahre eine Forschungsgruppe auf, die inzwischen auf 15 Mitglieder angewachsen ist. Immer wieder kooperiert er mit Forschenden aus anderen Disziplinen – etwa wenn es um Kakerlaken oder Bärtierchen geht. Die beiden eingangs erwähnten Forschungsprojekte mögen sich zunächst skurril anhören, doch in beiden Fällen handelte es sich um seriöse wissenschaftliche Untersuchungen mit klaren Zielen: Anhand der Kakerlaken untersuchte Dumke gemeinsam mit seinem ehemaligen Physikerkollegen Prof. Tomasz Paterek, warum bestimmte Tierarten in der Lage sind, Magnetfelder wahrzunehmen. Die wichtigste Erkenntnis: Die Experimente zeigten, dass die in Tieren vorhandenen winzigen magnetischen Partikel nicht zur Wahrnehmung oder Orientierung im Magnetfeld geeignet sind. Stattdessen sprechen die Ergebnisse für einen quantenchemischen Mechanismus der Magnetfeldwahrnehmung

Im anderen Projekt ging es um die Frage, ob sich ein Lebewesen mit supraleitenden Qubits – künstlichen Quantensystemen, die bei extrem niedrigen Temperaturen arbeiten und Quantencomputer besonders leistungsfähig machen – koppeln lässt. Es zeigte sich, dass das Bärtierchen den Zustand der Qubits beeinflusste, also tatsächlich zu einem Teil des Systems wurde.

Präzise Messungen und zielgerichtete Förderungen

Seine interdisziplinären Kooperationen bereichern Dumkes Berufsalltag, in dem er sich in der Regel mit anderen – nicht weniger spannenden – Themen befasst: „Ich forsche zu Quantensensoren, vor allem Atominterferometern. Das sind extrem präzise Messgeräte, die mit den Materiewellen von Atomen arbeiten. Wir haben auch ein Gravimeter entwickelt, mit dem wir eine Gravitationskarte für Teile von Singapur erstellt haben.“ Das hochsensible Messgerät reagiert auf Dichteunterschiede, etwa durch große Metallmassen oder Flüssigkeiten, die sich tief unter der Erde befinden. Auch Vorgänge im Inneren von Vulkanen – etwa, wenn sich eine Magmakammer füllt und ein Ausbruch bevorstehen könnte – lassen sich so leichter beobachten. In einer vulkanisch so aktiven Region wie Südostasien könnte das von großer Bedeutung sein.

Für Forschungsprojekte mit Praxisbezug bietet der tropische Stadtstaat hervorragende Möglichkeiten: „Singapur ist ein El Dorado der Forschung“, schwärmt Dumke. „Das Land hat so gut wie keine Bodenschätze, und so sind die sechs Millionen Einwohner der einzige Reichtum. Ihnen will die Regierung möglichst optimale Bedingungen zur Verfügung stellen, damit sie produktiv sind. Dafür braucht man Forschung und deshalb wird die Wissenschaft stark unterstützt.“ Die Förderung sei sehr zielgerichtet: „Es wird entschieden, welche Technologie- oder Wissenssäulen ausgebaut werden sollen – beispielsweise die Quantentechnologie. Für diese werden dann hohe Finanzmittel bereitgestellt, um sie langfristig zu Schlüsseltechnologien zu entwickeln.“

Knotenpunkt der Kulturen

Optimale Bedingungen also für einen Quantenphysiker. Und auch sonst fühlt sich Dumke in seiner Wahlheimat sehr wohl: „Singapur ist ein Knotenpunkt, der von ganz verschiedenen Kulturen beeinflusst wird. Es ist sozusagen Asia light: in vielen Dingen stark verwestlicht, aber trotzdem typisch asiatisch. Man kann sich sowohl auf Englisch als auch auf Chinesisch problemlos verständigen. Deshalb arbeiten dort Menschen aus aller Welt produktiv zusammen. Das macht es so spannend.“

Vielleicht kann Dumke den zahlreichen internationalen Kooperationen bald eine weitere hinzufügen: Er hat im vergangenen Jahr erstmal am Global Technology Forum teilgenommen, um Kooperationsmöglichkeiten mit dem TUM Campus Heilbronn und anderen Mitgliedern des Joint Global AI Research Hub auszuloten: „Ich bin auf jeden Fall offen. Wenn in Heilbronn zum Beispiel die Quantentechnologie ausgebaut wird, ergeben sich mit Sicherheit Überschneidungen – vor allem im Bereich der supraleitenden Qubits.“