Portrait
Gipfelstürmer im zweiten Anlauf
Wolfgang Wernsdorfer ist einer der Pioniere in den Bereichen Nanomagnetismus und Einzelmolekülmagnete. Bild: KIT
Der Physiker Wolfgang Wernsdorfer wurde 2019 mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnet. Seine Karriere begann er als Lehrling bei einem Elektriker – und hat dort einiges für seine heutige Forschung an den Computern der Zukunft gelernt.
Diese eine Bedingung stellte seine Frau, bevor sie vor rund 20 Jahren in die Hochzeit einwilligte: "Sie hat mir verboten, über Nacht im Labor zu bleiben", sagt Wolfgang Wernsdorfer mit einem herzlichen Lachen: "Die Abmachung war: Wenn bei ihr morgens der Wecker klingelt, damit sie pünktlich zur Arbeit kommt – spätestens dann muss ich im Bett liegen." Viele Jahre liegt dieses Versprechen inzwischen zurück, und der heute 52-jährige Physiker musste sich damals einen neuen Arbeitsrhythmus angewöhnen.
Die Nächte waren für ihn bis dahin die bevorzugte Zeit für seine Messungen im Labor gewesen. Die Entdeckung, die ihn zu einem der weltweit anerkannten Pioniere im Bereich des Quanten-Nanomagnetismus machen sollte, geht auch auf eine Nachtschicht zurück: 1998 war es, Wolfgang Wernsdorfer arbeitete mit einem speziellen Molekül (einem sogenannten Einzelmolekülmagneten von acht Eisenatomen) und entdeckte daran magnetische Eigenschaften, die sich für den Einsatz in Quantencomputern eignen könnten. Er merkte sofort, dass das ein Durchbruch ist: "Ich war so begeistert, dass ich drei Tage lang nicht schlafen konnte, ich habe einfach immer weitergemessen", erinnert er sich – so lang, bis seine spätere Frau den Nachtschichten einen Riegel vorschob. Wernsdorfers wissenschaftlichem Erfolg schadete der geregelte Tagesrhythmus indes nicht.
Als er die Entdeckung mit dem Eisen-8-Molekül machte, war er als junger Forscher im französischen Grenoble tätig, wo er danach auch als Forschungsdirektor wirkte. In Deutschland ist er erst wieder seit 2016: Damals bekam er eine der renommierten Alexander von Humboldt-Professuren und baut seither am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine Plattform für Quantenspintronik auf. Sein Forschungsgebiet gilt als einer der komplexesten Bereiche der Physik. Zu den großen Zielen gehört die Entwicklung von elektronischen Schaltkreisen für Quantencomputer – die sollen eines Tages die Rechenleistung von heutigen Computern weit übertreffen. Dahinter stecken sogenannte Qbits: Während klassische Computer mit Bits arbeiten, die immer den Wert null oder eins annehmen, nutzen Quantencomputer als kleinste Recheneinheit Qbits, bei denen es auch Werte zwischen null und eins gibt. Dadurch können sie viele Rechenschritte parallel ausführen.
Wenn Wolfgang Wernsdorfer darüber spricht, in seinem Büro im dritten Stock des Karlsruher Physikhochhauses, dann ist er gar nicht so weit entfernt von dem Ort, an dem seine Karriere begann. Er ist das zweite von sieben Geschwisterkindern, sein Vater war Goldschmied in Würzburg. "Das war ein klassisches Handwerkermilieu. Das Gymnasium ist nur was für die Neunmalgescheiten, so dachten wir damals", erinnert sich Wolfgang Wernsdorfer. Er selbst machte den Hauptschulabschluss und ging mit 15 Jahren bei einem Handwerksbetrieb in die Elektrikerlehre. "Einer meiner Kollegen ging danach auf die Berufsaufbauschule, und ich war in der Lehre immer besser als er. Also dachte ich: Das kann ich auch!" Nach und nach holte Wernsdorfer das Abitur nach, und wenn er es schon so weit gebracht hatte, dann wollte er auch studieren. "Bio und Chemie waren mir mit zu viel Auswendiglernen verbunden, für Mathe war ich nicht gut genug", sagt Wolfgang Wernsdorfer heute, und es klingt fast wie Koketterie, wenn er anfügt: "Also blieb nur Physik übrig."
Immer weiter arbeitete sich der Elektrikergeselle nach oben; bald entdeckte er, dass er zu den Besten im Studium gehörte. Nach sechs Semestern bewarb er sich um ein Stipendium in Frankreich – "damals gingen in Europa die Grenzen gerade erst auf und ich dachte mir, dass da schon irgendetwas Interessantes passieren wird". Er behielt recht: Seinen Abschluss machte er in Frankreich. Da er auf einer der Eliteschulen in Lyon war, rissen sich die Labors darum, dass er bei ihnen promovierte. Zwei Jahre brauchte er für die Doktorarbeit, danach öffneten sich ihm die nächsten Türen. Er blieb in Frankreich, seine vier Kinder im Alter von 11 bis 20 Jahren wuchsen zweisprachig auf.
In seiner Freizeit trainiert Wolfgang Wernsdorfer für bis zu 40-stündige Bergläufe. Bild: Bruno Lavit
"Jetzt bin ich zwar wieder fast drei Jahre zurück in Deutschland", sagt Wernsdorfer und schmunzelt, "aber wenn ich Vorlesungen auf Deutsch halten muss, fällt mir das immer noch schwer." Rund zwei Jahrzehnte lang publizierte er auf Englisch und lehrte auf Französisch – "mein Deutsch ist das eines Elektrikers!" Dabei sind die Themen, über die er spricht, denkbar komplex. Etwa, wenn er erläutert, warum seine Plattform für Quantenspintronik so einzigartig ist: "Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Qbits zu bauen. Meistens geschieht das derzeit mit Halbleitern oder Supraleitern. Ich beschäftige mich hingegen auch mit molekularen Systemen." Es geht also darum, mithilfe welcher Materialien Quanteninformationen verarbeitet werden. Üblicherweise werden dazu bislang Halb- oder Supraleiter eingesetzt. Wernsdorfer hat herausgefunden, dass auch manche Moleküle diese Aufgabe übernehmen können – er erschließt damit eine neue Materialklasse für die Quantenphysik. Das ist ein Durchbruch, für den er damals in seinen durchgearbeiteten Nächten mit dem Eisen-8-Molekül die Grundlage legte. "Ich hoffe, dass die molekularen Systeme irgendwann besser sein werden als die Halbleitersysteme und die supraleitenden Systeme, da Moleküle kleiner sind und sich billiger herstellen lassen."
Der Kreis von Kollegen, die sich auf dieses Gebiet spezialisiert haben, ist recht klein: Auf fünf gute Gruppen von Physikern schätzt ihn Wolfgang Wernsdorfer; im Bereich der Chemie gebe es etwa 40, von denen die Hälfte mit ihm und seinem Team zusammenarbeiten. Seine Reputation in diesem Bereich beweist der jüngste Höhepunkt seiner Karriere: In diesem Jahr wurde Wernsdorfer für seine Forschung mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der mit 2,5 Millionen Euro dotiert ist, ausgezeichnet.
Von diesem Olymp der Wissenschaft aus betrachtet: War seine Elektrikerlehre ein Umweg? Zur Antwort deutet Wolfgang Wernsdorfer auf die Wand, auf die er von seinem Schreibtisch aus blickt. Einen riesigen Zollstock hat er dort aufgehängt – "mit dem habe ich als Elektriker gearbeitet, und in Grenoble hatte ich ihn immer im Labor dabei. Die Kollegen fanden das lustig, deshalb haben sie ihn mir zum Abschied in fünffacher Vergrößerung aus Holz nachgebaut", sagt er und lacht. Zehn Meter lang ist das Modell, und es erzählt viel über den Physiker: Zu Wernsdorfers Erfolgsrezepten gehört, dass er seine Laborausstattung zu großen Teilen selbst konstruiert und gebaut hat. Das sei ein Überbleibsel aus seiner Zeit als Handwerker: die Fingerfertigkeit, gepaart mit der Intuition, wie etwas aufgebaut sein muss, damit es funktioniert. In jeder freien Minute geht Wernsdorfer die zwei Stockwerke hinunter in sein Labor, um dort zu arbeiten. "Ich will nicht aus der Übung kommen. Mein Ehrgeiz ist es, im Labor besser zu sein als die Studenten." Wernsdorfer hält kurz inne, dann fügt er trocken hinzu: "Aber manchmal holen sie einen dann doch ein!"
Immerhin kann er jetzt ab und zu eine Nachtschicht einlegen, ohne dass seine Frau protestiert. Die nämlich ist mit den Kindern in Grenoble geblieben. "Wenn ich in Karlsruhe bin, arbeite ich hauptsächlich im Labor, und das mit voller Energie", sagt er, „und wenn ich dann mindestens alle zwei Wochen nach Frankreich fahre, konzentriere ich mich ganz auf die Familie. "Und auf sein großes Hobby, den Berglauf. Der große Nachteil an Karlsruhe sei der Mangel an Bergen, sagt Wernsdorfer, und so trainiert er fast nur, wenn er gerade in den Alpen ist. Für den Sommer hat er sich gerade wieder einmal zum legendären Berglauf von Grenoble angemeldet. 160 Kilometer am Stück, 11.000 Höhenmeter geht es dabei rauf und runter, Laufzeit etwa 40 Stunden. "Wenn man weiß, was der eigene Körper braucht und wie er funktioniert, kann man sein Erfolgsrezept für den Lauf finden", sagt Wolfgang Wernsdorfer – im Prinzip sei das genauso wie in der Wissenschaft.
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