von
Für ihre Forschung nutzt die "Wissenschafterin des Jahres 2025" eine stark magnetische Spezies von Atomen. In sogenannten dipolaren Quantengasen von Seltenerdmetallen wie Erbium (Er) und Dysprosium (Dy) können die Atome bei Temperaturen um den absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad Celsius) über sehr weite Distanzen gekoppelt werden. Sie verhalten sich dann wie ein einzelnes Quantenobjekt, man spricht von einem Bose-Einstein-Kondensat (BEC).
In der Quantenphysik sei Seltenerdmetallen lange keine Aufmerksamkeit geschenkt worden. Ferlaino machte sich um die 2010er Jahre auf, um mit ihrer Gruppe eine entsprechende Methodik für ihre Verwendung im Experiment zu entwickeln. So konnte das Team im Jahr 2012 das erste BEC mit Erbium (Er) erzeugen. Zudem gelang ihr, eine ultrakalte Mischung der zwei stark magnetischen Elemente Erbium und Dysprosium zu erzeugen - ein Grundstein zur Erforschung der vielen dipolaren Quantenphänomene. "Das hielt für uns viele Überraschungen bereit", erklärte die Professorin der Uni Innsbruck sowie wissenschaftliche Direktorin vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW).
Die Metalle der Seltenen Erden nutzt sie, um die nächste Generation von Quantensimulatoren zu bauen, die wiederum erweiterte Fähigkeiten versprechen. Im Jahr 2022 erhielt die Physikerin dafür einen hoch dotierten "Advanced Grant" des Europäischen Forschungsrates ERC - nach einem "Starting Grant" (2010) und einem "Consolidator Grant" (2016).
Mit ihrer Gruppe ist Ferlaino auch im vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Exzellenzcluster "Quantum Science Austria" vertreten. Erst jüngst wurde zudem ein neuer, über die nächsten vier Jahre mit vier Mio. Euro ausgestatteter FWF-Spezialforschungsbereich zu Quantensystemen von neutralen Atomen bewilligt - ebenfalls mit ihrer Gruppe an Bord.
"Die Forschung an ultrakalten Atomen hat sich seit den 1995er Jahren - mit dem ersten experimentell hergestellten BEC - entwickelt. Aber diese neue Gruppe von Atomen mit starken magnetischen Eigenschaften, wie wir sie untersuchen, erfordert ein neues Denken. Welche Zustände können wir vorhersagen? Welche Eigenschaften können wir simulieren? Was sind Aspekte für die Quanteninformation oder Qubits als Einheit für Quantencomputer? Wir bewegen uns hier auf Neuland."
Um die vielen verschiedenen Aspekte zu untersuchen, brauche es eben auch die vielen verschiedenen Projekte: "Am Anfang haben wir mit unserer Forschung eine Nische besetzt, heute gibt es viele Gruppen weltweit, die an ultrakalten Atomen mit starken magnetischen Wechselwirkungen arbeiten."
Das Verhalten der ultrakalten magnetischen Atome ist sehr komplex, aber - und das ist der große Vorteil - sie sind für die Quantenexperimente schnell vorbereitet: "Wir können neue Physik mit einem einfachen technischen Verfahren studieren." So sei derzeit auch global ein Anwachsen der Experimente in diesem Bereich zu beobachten.
Ferlaino, geboren am 23. Dezember 1977 in Neapel, kam eher zufällig zum Physikstudium an der Universität Federico II in Neapel. Im Rahmen eines Besuchs eines Atomkraftwerks als zwölfjährige Schülerin war sie zwar schon fasziniert, wie viel Energie von Atomen ausgehen kann. Doch der schulische Fokus lag auf Fächern wie Altgriechisch und Philosophie. Die Schulzeit sollte Ferlaino schneller als ihre Mitschüler absolvieren, schon mit 17 Jahren stand sie vor der Entscheidung zur Studienwahl: "Ich hatte viele Ideen, was ich studieren kann. Ein Freund von mir war ein Physikstudent. Ich begleitete ihn zu einer Vorlesung: Ich habe kein Wort verstanden, aber nach der Stunde wusste ich, dass ich diese Dinge verstehen will."
Ihre Dissertation widmete sie bereits den ultrakalten Atomen. Sie promovierte 2004 an der Universität Florenz sowie am European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS). Am LENS arbeitete sie auch als Postdoc, bevor sie im Rahmen eines Gastaufenthaltes 2006 an die Universität Innsbruck - zur Gruppe um den Experimentalphysiker Rudolf Grimm - kam. Und sie blieb und gründete ihre eigene Gruppe. Seit 2014 ist sie als Professorin am Institut für Experimentalphysik sowie wissenschaftliche IQOQI-Direktorin in Innsbruck tätig. Sie erhielt mehrere Auszeichnungen, darunter den "Ignaz L. Lieben"-Preis der ÖAW (2015), den "Kardinal Innitzer"-Preis (2021) und den Frauen-Staatspreis (2023). Zudem wurde Ferlaino, die seit 2021 auch ÖAW-Mitglied ist, von der Tageszeitung "Presse" zur "Österreicherin des Jahres 2024" in der Kategorie Forschung ernannt. Mit Kolleginnen rief sie im Jahr 2024 das Frauennetzwerk "atom*innen" ins Leben.
Ferlaino - die zweifache Mutter besitzt nach wie vor nur die italienische Staatsbürgerschaft - sagt über ihre neue Heimat in Tirol: "Ich kam vom Meer in die Berge, das war natürlich nicht mein natürliches Umfeld. Aber ich habe gelernt, die Berge zu verstehen und ich genieße die Natur." Heute mache sie gerne Bergsport - von Klettern über Canyoning bis hin zum Skifahren - "auch wenn wir natürlich wissen, dass die Gletscher immer mehr verschwinden". Ihre Möglichkeiten sieht sie als "großes Privileg": "Ich probiere alles aus, ich bin neugierig."
"Als Neapolitanerin vermisse ich etwas die Craziness und das Chaos von Neapel", ergänzte sie: "Deshalb wohne ich mit meiner Familie auch gleich beim Innsbrucker Hauptbahnhof, denn ich brauche den Lärm. Wenn es zu leise ist, werde ich unruhig und befürchte das Schlimmste."
Die Quantenphysikerin hat mit ihrer Pionierarbeit weltweit Akzente setzen können. Als Forscherin liegen ihr die Anliegen von den in der Physik traditionell unterrepräsentierten Frauen am Herzen. Als "Role Model" sieht sie sich aber nicht: "Ich sehe mich eher als Trainerin meiner Forschungsgruppe - also etwa wie im Fußball", sagte die Tochter des langjährigen Präsidenten des Fußballklubs SSC Neapel, Corrado Ferlaino. Und die Zusammenarbeit am Platz - also innerhalb ihrer Gruppe und mit anderen Gruppen in Österreich - bereitet ihr auch die größte Freude.
++ HANDOUT/ARCHIVBILD ++ Francesca Ferlaino von der Universität Innsbruck wird am Mittwoch, 07. Jänner 2026, zur Wissenschafterin des Jahres gekürt. (UNDATIERTES ARCHIVBILD)
