Quantenphysiker Aspelmeyer erhält Österreichs höchstdotierten Wissenschaftspreis

Der 52-jährige Aspelmeyer, geboren am 14. Juni 1974 in Schongau in Oberbayern, zählt zu den weltweit renommiertesten Forschenden auf dem Gebiet der Quantenoptik und Quantenoptomechanik. Nach seinem Studium der Physik und Philosophie promovierte er 2002 in Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Weg von der Festkörperphysik zur Quantenphysik

Sein Interesse an der Wissenschaftsgeschichte brachte ihn in eine Arbeitsgruppe des Max-Planck-Instituts für Wissenschaftsgeschichte, die sich mit dem Thema Quantengravitation beschäftigte. "Das war auch der Grund, warum er nach seiner Promotion 2002 im Bereich Festkörperphysik zur Quantenphysik wechselte - und als Stipendiat der Humboldt-Stiftung beim Quantenphysiker Anton Zeilinger an der Universität Wien anheuerte".

Aspelmeyer erinnert sich an seine Anfänge bei Zeilinger: "Ich hatte das irrsinnige Glück, dass Zeilinger mutig genug war, einen fachfremden Doktor ins Team zu holen." Diese Erfahrung prägt bis heute seinen Umgang mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs: Er hofft, dass er selbst sowohl den Mut als auch das Glück hat, außergewöhnliche junge Forscherinnen und Forscher in sein Team zu holen.

Aspelmeyer blieb in Wien, heuerte nach dessen Gründung 2004 auch beim Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) an und entschied sich 2009 aus drei Angeboten für eine Professorenstelle gegen Oxford und Calgary für die Uni Wien: "Es war das beste Angebot, die besten Rahmenbedingungen." Zehn Jahre später folgte er Anton Zeilinger als wissenschaftlicher Direktor des IQOQI Wien.

Freiheit und Flexibilität für die Forschung

Die Auszeichnung ist mit zwei Millionen Euro dotiert und zweckgebunden für die Forschung. Sie unterstützt die Forschung des Preisträgers und garantiert Freiheit und Flexibilität bei der Durchführung. "Der diesjährige FWF-Wittgenstein-Preis zeichnet nicht nur die herausragende wissenschaftliche Karriere von Markus Aspelmeyer aus, sondern ist auch eine Investition in eines der ambitioniertesten Vorhaben in der modernen Physik, das Österreichs erfolgreiche Tradition in der Quantenforschung um ein weiteres vielversprechendes Kapitel bereichert", so die internationale FWF-Jury.

Aspelmeyers Forschung dreht sich um eine der großen offenen Fragen der Physik: Lassen sich Quanteneffekte und Gravitation in einem einzigen Experiment zusammenbringen? "In meiner Forschungsgruppe haben wir in den letzten 20 Jahren viel Zeit investiert, um Festkörperobjekte wie kleine Sprungbretter ins Quantenregime zu treiben." Diese Objekte sind hundertmal kleiner als ein Sandkorn, bestehen aber immer noch aus einigen hundert Millionen Atomen und werden im Hochvakuum von einem stark fokussierten Laserstrahl in Schwebe gehalten und gleichzeitig vom Laserlicht gekühlt. Und zwar so weit, dass ihre Bewegungsenergie annähernd zum absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad Celsius) gekühlt wird.

Kleine Sprungbretter im Quantenregime

Übrig bleiben Bewegungen ("Quantenfluktuationen"), die nicht mehr den Gesetzen der klassischen Physik, sondern jenen der Quantenphysik folgen. Das Ziel: "Ein Gravitationsexperiment, das sich nicht mehr nur durch die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie beschreiben lässt", so Aspelmeyer.

2021 gelang ihm und seinem Team schließlich, die kleinste jemals bestimmte Gravitationskraft zu messen: die Anziehungskraft eines 90 Milligramm schweren Goldkügelchens. Das ist etwa so schwer wie ein Marienkäfer und zieht andere Objekte mit einer Beschleunigung an, die 30 Milliarden Mal kleiner ist als die Erdanziehungskraft. "Ich nahm mein Notizbuch und fing zu rechnen an und realisierte auf einmal: Boah, das könnte gehen", erinnerte sich der Physiker an den Moment, als er die Größenordnungen abschätzte.

Der Weg zur Quantengravitation

Bei einem Seminar kam ihm 2012 die Idee, ob nicht die kleinen schwingenden Sprungbretter, mit denen er arbeitete, genug Masse haben, um damit auch in Richtung Gravitationsexperimente zu gehen. Die Herausforderungen in Richtung Gravitationsmessungen sind groß: Der Physiker erinnert sich an einen Besucher aus Kanada, der, als er von den Plänen hörte, meinte: "Markus, jetzt langt's aber. Du kannst ja nicht einmal das Gravitationsfeld von dem Stuhl da messen." Doch Aspelmeyer ließ sich nicht entmutigen.

Ende der 1950er-Jahre war es die vorherrschende Meinung, dass Gravitationswellen und Gravitation von Quantenobjekten interessante Effekte sind, die aber so klein sind, dass es nicht möglich ist, sie in einem Experiment zu zeigen. "Für Gravitationswellen wissen wir seit 2015, dass das nicht stimmt: Wir können Gravitationswellen messen, inzwischen fast schon täglich." Ähnlich unvorstellbar sei vor Jahrzehnten erschienen, was heute im Labor möglich sei: "Das war vor 60 oder 70 Jahren denkunmöglich, dass die experimentellen Möglichkeiten einmal so weit entwickelt sein werden."

Bis zur Beobachtung von Quantengravitation ist es dann noch immer ein weiter Weg: Während sich die Größe von Objekten, an denen Quanteneffekte beobachtet werden, noch verhundertfachen muss, muss es gelingen, die Gravitationskraft von Objekten zu messen, die um den Faktor 100 kleiner sind als derzeit. "Als Experimentalphysiker gibt man sich immer einen Puffer, so von drei Jahren, und deswegen wird das Experiment in 17 Jahren fertig sein", sagt Aspelmeyer. Er ergänzt: "Die Timeline ist 17 Jahre, das hängt mit dem europäischen Forschungssystem zusammen, weil bei uns gibt es ja das System der Zwangspensionierung." Auf die Frage, wann er persönlich den Durchbruch erwarte, antwortet er: "Bei mir wird das in 20 Jahren so weit sein."

Internationale Auszeichnungen und Förderungen

Aspelmeyer hat zahlreiche internationale Auszeichnungen bekommen, zuletzt 2025 den Prize for Fundamental Aspects der European Physical Society für seine wegweisenden Beiträge zur Quantenoptomechanik. Nachdem er bereits 2009 einen "Starting Grant" und 2015 einen "Consolidator Grant" des Europäischen Forschungsrats ERC erhalten hatte, bekam er 2020 mit Kollegen aus Innsbruck und Zürich einen mit 13 Mio. Euro dotierten ERC- "Synergy Grant", um das quantenphysikalische Prinzip der Delokalisierung an die äußerste Grenze zu treiben: Sie wollen einen aus Milliarden von Atomen bestehenden Festkörper gleichzeitig an zwei Orten positionieren. Das ist aber noch lange nicht das Ende der Fahnenstange: Mit dem Wittgenstein-Preis hofft er, einen Schritt weiter in diesem "großen, langfristigen Unterfangen zu kommen".

Der Vater von zwei Kindern ist im Vorstand des FWF-Exzellenzclusters "Quantum Science Austria" sowie Mitglied der American Physical Society, der ÖAW und der Akademie der Wissenschaften und Künste in Hamburg. Mit Zeilinger verbindet Aspelmeyer nicht nur die Leidenschaft fürs Segeln, wobei er im Gegensatz zu früher, als er mit dem anspruchsvollen 470er Regatta gesegelt ist, diese Passion derzeit arbeitsbedingt hintanstellen muss. Er moderierte auch wenige Stunden nach Bekanntgabe des Physiknobelpreises 2022 die legendäre ad-hoc-Veranstaltung im krachend vollen Ludwig-Boltzmann-Hörsaal der Physik-Fakultät der Uni Wien, in der Anton Zeilinger gefeiert wurde.

Wittgenstein und die Grenzen der Sprache

"Dass unser Wohlstand eng mit starker Grundlagenforschung zusammenhängt, ist eine fast 100 Jahre alte Erkenntnis", betont Aspelmeyer. "Und da hat Österreich im Laufe der letzten mehr als 30 Jahre irrsinnig abgeliefert." Auch der Namensgeber des Preises kommt in seinen Überlegungen vor: "Die Grenzen meiner Sprache sind die Grenzen meiner Welt" ist ein Zitat von Wittgenstein, das genau das zum Ausdruck bringt, was uns die Quantenphysik als Spiegel vorhält: Wir sind in einer Situation, in der wir die Natur nicht mehr mittels unserer Sprache beschreiben können. Ein anderes Beispiel aus dem Tractatus ist: "Die Welt ist alles, was der Fall ist." Würde er die Quantenphysik so sehen, wie wir sie heute sehen, würde der Tractatus anders beginnen, nämlich mit: "Die Welt ist alles, was möglicherweise der Fall sein könnte."

Über seine Motivation sagt Aspelmeyer: "Das war bei mir immer so, wenn mich Dinge interessiert haben, habe ich angefangen, mich damit zu beschäftigen." Ein herausragender Lehrer und eine geballte Ladung an populärwissenschaftlichen Büchern wie "Eine Formel verändert die Welt" von Harald Fritzsch oder "Eine kurze Geschichte der Zeit" von Stephen Hawking, die in seiner Jugend herauskamen, hätten eine große Rolle gespielt, dass er an der Universität München Physik studierte. "Mein Lieblingsbeispiel sind natürlich die Experimente von meinem Kollegen Markus Arndt (Wittgenstein-Preisträger 2008) mit seinen Molekül-Interferenzexperimenten." Angesprochen auf die Reaktion seines Umfelds auf den Preis, erzählt er schmunzelnd: "Mein 15-jähriger Sohn meinte nur: Ich wusste gar nicht, dass du so ein guter Forscher bist."

Mit dem Wittgenstein-Preis erhält Aspelmeyer nicht nur persönliche Anerkennung, sondern auch die Mittel, sein langfristiges Projekt konsequent weiterzuverfolgen. Die Jury sieht in der Zuerkennung des Preises "eine Investition in eines der ambitioniertesten Vorhaben in der modernen Physik, das Österreichs erfolgreiche Tradition in der Quantenforschung um ein weiteres vielversprechendes Kapitel bereichert".