Especialitzat en física atòmica, i òptica i computació quàntiques, es doctorà a la Universitat d’Innsbruck i posteriorment feu recerca als Estats Units d’Amèrica. Ha estat professor visitant al JILA de la Universitat de Colorado, Auckland (Nova Zelanda), Orsay (França), Harvard (EUA) i Pequín (Xina), entre d’altres. Actualment és catedràtic a l’Institut de Física Teòrica de la Universitat d’Innsbruck (Àustria). Per la seva recerca, principalment amb relació a la computació quàntica i la construcció d’un ordinador quàntic, ha rebut nombroses distincions, entre les quals destaquen els premis Schrödinger (Acadèmia Austríaca de Ciències) i Max Born (Societat Americana d’Òptica) el 1998, les medalles Max Planck (Societat Alemanya de Física) i Niels Bohr (UNESCO) el 2005, la medalla Dirac de l’Institute of Physics britànic (2006), o el premi de la Fundació BBVA a les fronteres del coneixement i la cultura (2009), juntament amb Joan Ignasi Cirac, amb el qual compartí també el premi Wolf de física (2013), el més important de la disciplina després del Nobel. Des del 2001 és membre de l’Acadèmia Austríaca de Ciències, i des del 2008, de l’Acadèmia de Ciències dels EUA i de la Reial Acadèmia Holandesa d’Arts i Ciències.