Wer jetzt nur Bahnhof versteht, braucht sich nicht zu schämen. Selbst Experten wie Anne Matthies fällt es schwer, sich in so etwas hineinzudenken: „Ich kann mir nicht vorstellen, wie ein Teilchen in zwei Zuständen gleichzeitig sein soll“, gibt sie offen zu. Physiker wie sie hätten gegenüber Laien jedoch einen Vorteil: „Wir können es trotzdem verstehen, weil wir die mathematische Grundlage dafür haben.“

Für Mathematik begeisterte sich Anne Matthies bereits, als sie in Soltau das Gymnasium besuchte. 2012 machte sie dort ihr Abi, im Anschluss absolvierte sie ein Praktikum bei Physikern in einer Strahlenklinik. Dabei kam in ihr der Wunsch auf, Physik zu studieren, auch aus folgendem Grund: „Physik ist spannend und anschaulicher als Mathematik.“

In ihrer Masterarbeit im Bereich Medizinphysik, die sie vom kanadischen Vancouver aus schrieb, beschäftigte sich Anne Matthies mit der Magnetresonanztomografie, kurz MRT. Das Thema ihrer im Entstehen befindlichen Doktorarbeit lautet „Unordnungs- und Wechselwirkungseffekte in topologischen Systemen“. Topologie beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Objekten, die sich unter Deformationen, wie Verdrehen und Dehnen, nicht verändern, aber Auseinanderreißen ist dabei nicht erlaubt.

Und damit zurück zum Quantencomputer und zu Anne Matthies' Vortrag. Quantencomputer befinden sich noch immer in der Entwicklung, was unter anderem daran liege, dass sie extrem störanfällig seien, so die Doktorandin. Und weiter: „Quantencomputer sind sehr fragile Systeme, die man gut beschützen möchte, damit sie weniger störungsanfällig sind. Dazu gibt es die Idee des topologischen Quantencomputers. Was genau das ist, werde ich in meinem Vortrag erzählen.“

Anne Matthies plant, dies so bildhaft und allgemeinverständlich wie möglich zu tun. „Topologie ist ein sehr mathematisches Konstrukt, aber das Schöne ist: Es gibt eine anschauliche Möglichkeit, das darzustellen. Und was immer wieder gern dafür verwendet wird, sind Doughnut und Kaffeetasse. Topologisch gesehen sind beide nämlich das Gleiche, sprich: Ein Doughnut ist äquivalent zu einer Kaffeetasse. Nicht jedoch ein Berliner.“

Wie kann das sein? Die Physikerin verrät: „Wenn ich aus einem Berliner einen Doughnut formen möchte, muss ich ein Loch reinmachen, das ist eine ziemlich brutale Angelegenheit. Einen Doughnut dagegen kann ich in eine Kaffeetasse verwandeln, ohne ein Loch hineinschneiden zu müssen – es ist ja schon da. Der Doughnut wiederum kann sich nicht in einen Berliner verwandeln, dazu müsste ich das Loch zumachen, was jedoch nicht so einfach geht. Entsprechend ist es mit dem Berliner, nachdem ich diesen in einen Doughnut verwandelt habe: Hab ich ein Loch in ihn reingeschnitten, dann bleibt er ein Doughnut, ich kann ihn nicht zurückverwandeln.“

Gut und schön, aber was hat das alles denn nun bitte mit einem Quantencomputer zu tun? Anne Matthies: „Das Prinzip lässt sich auf das elektronische System übertragen. Man schneidet zwar kein Loch in den Quantencomputer, aber man kann die Systemparameter verändern oder bestimmte Materialien verwenden, damit sich der Quantencomputer wie der Doughnut verhält. Was ich damit meine, ist: Man stellt einen Zustand her, aus dem nur schwer herauszukommen ist – entsprechend geschützt ist das System.“