25. September 2025
Der Wissenschaftler Prof. Dr. David DiVincenzo wird heute für seine Forschung auf dem Gebiet des Quantencomputings als Citation Laureate ausgezeichnet – 100 Jahre nachdem die Quantenmechanik erstmals mathematisch formuliert wurde. Diese Auszeichnung erhalten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, deren Veröffentlichungen in hochrangigen Zeitschriften besonders häufig zitiert werden. DiVincenzo war bis Juli 2025 Direktor am Jülicher Institut für Theoretische Nanoelektronik. Die Auszeichnung erhält er zusammen mit dem Schweizer Wissenschaftler Prof. Dr. Daniel Loss in der Kategorie Physik.
Die Idee des Quantencomputers entstand Anfang der 1980er Jahre an mehreren Orten gleichzeitig. Forschende hatten zuvor herausgefunden, dass es grundsätzlich unmöglich ist, Quantenphänomene auf herkömmlichen Computern zu simulieren. Yuri Manin und Paul Benioff hatten daher unabhängig voneinander die Idee, die Gesetze der Quantenmechanik für die Berechnung von Quantensystemen zu nutzen. Bekannt wurde das Konzept allerdings durch den Nobelpreisträger Richard Feynman. Er machte den Vorschlag, quantenmechanische Systeme mit einem Computer zu simulieren, der selbst auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert: einem Quantencomputer.
DiVincenzo wurde Anfang der 1990er Jahre auf das neue Forschungsgebiet aufmerksam und entwickelte in den darauffolgenden Jahren die nach ihm benannten DiVincenzo-Kriterien. In fünf Aussagen fasste er die physikalischen Anforderungen zusammen, die ein Quantencomputer erfüllen muss. Diese Arbeit war zur damaligen Zeit eine Pionierleistung. „Ich musste einige der damals in der Festkörperphysik vorherrschenden Vorurteile und eingefahrenen Sichtweisen ablegen und mich für eine neue, umfassendere Denkweise öffnen. Diese wandte ich sofort auf Probleme der Festkörperphysik an“, erklärt DiVincenzo.
Die fünf „DiVincenzo-Kriterien“ für einen Quantencomputer
Die Verbindung zwischen Quanteninformation und Festkörperphysik zeigt sich auch in der Arbeit, für die er ausgezeichnet wird. Gemeinsam mit Daniel Loss entwickelte er die Idee, Elektronen-Spins in Quantenpunkten als Qubits zu verwenden. Qubits sind die Recheneinheiten eines Quantencomputers, die auf unterschiedliche Weise realisiert werden können. Eine Möglichkeit besteht darin, Elektronen in Halbleiterstrukturen einzuschließen, um ihre Bewegungsfreiheit einzuschränken. Eingesperrt in den sogenannten Quantenpunkten lassen sich die Elektronen sehr genau kontrollieren und messen. Der Spin dieser Elektronen – eine Art quantenmechanischer Drehimpuls – kann dann als Träger von Informationen genutzt werden. Auch wenn das Konzept abstrakt wirkt, lässt es sich gut auf bestehende Technologien übertragen. Das macht sie zu einer vielversprechenden Plattform für skalierbare Quantencomputer.
In den folgenden Jahren forschte DiVincenzo weiterhin beim IBM Watson Research Center, bevor er 2011 die renommierte Alexander-von-Humboldt-Professur erhielt. Mit dem Preisgeld dieses Wissenschaftspreises konnte er in Deutschland eine neue Arbeitsgruppe aufbauen. Bis zum Sommer 2025 forschte der gebürtige US-Amerikaner am Forschungszentrum Jülich und der RWTH Aachen, unter anderem an der Optimierung von Spin-Qubit- und supraleitenden Qubit-Systemen. Er ist Mitglied der US National Academy of Sciences und Fellow der American Physical Society. Und seine Pläne für die Zukunft? „Ich hoffe, dass ich auch weiterhin als Wissenschaftler tätig sein kann, damit meine Arbeit nicht nach diesen 46 Jahren endet, sondern noch ein wenig länger andauert.“
Text: Irina Heese
Director, Institute for Theoretical Nanoelectronics (PGI-2) and JARA Institute for Quantum Information (PGI-11)
