Am 14. Oktober 2025 fand an der Universität Ulm der „AcademyDay“ statt, der gezielt Oberstufenschülerinnen und -schüler aus der Region ansprach. Der Event war Teil der Ulmer Quantenwoche und des Quantenfestivals „quant.ulm.2025“. Rund 120 interessierte Teilnehmer, darunter Schülerinnen, Schüler und Fachlehrer, kamen zusammen, um in die faszinierende Welt der Quantenphysik einzutauchen.
Begrüßt wurden die Anwesenden von Professor Alexander Kubanek, dem Leiter einer Arbeitsgruppe für Hybride Quantensysteme. In seinem Auftaktangebot wurden die grundlegenden Herausforderungen des Verständnisses der Quantenphysik thematisiert. Insbesondere wurde betont, dass Quantenphänomene oft im Alltag nicht Beobachtungen möglich sind. So wurden quantenmechanische Effekte wie die Verschränkung von Teilchen anschaulich erklärt.
Grundlagen der Quantenphysik
Dr. Michael Gaida erläuterte den Unterschied zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik und führte die Schüler durch praktische Experimente. Ein Quantenzirkel mit fünf Stationen gab den Teilnehmern die Möglichkeit, verschiedene Quantenphänomene direkt zu erleben und zu verstehen. Diese Stationen umfassten:
- Quantenmechanische Verschränkungseffekte mit einem Kartenspiel namens SuperPosition
- Komplementarität gemäß der Heisenbergs Unschärferelation
- Farbzentren in künstlichen Diamanten, die für die Quantenkommunikation genutzt werden können
- Magnetische Levitation
- Quantenradierer
Zusätzlich konnten die Schülerinnen und Schüler Exponate aus dem „Q-Bus“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt entdecken und an einer Laborführung teilnehmen. Hierbei mussten sie experimentelle Aufbauten besichtigen, wie etwa für laseroptische Experimente bei extrem niedrigen Temperaturen. An der Veranstaltung nahmen auch renommierte Professoren wie Joachim Ankerhold und Martin Plenio teil, die über Quanten und deren Anwendungen in der Medizin referierten.
Die Zukunft der Quantenkommunikation
Ein zukunftsweisendes Thema der Quantenforschung ist die Quantenkommunikation. Diese nutzt Prinzipien der Quantenmechanik wie Quantenverschränkung und Quantensuperposition, um Informationen nahezu abhörsicher zu übermitteln. Ein zentrales Element dieser Technologie ist die Quantenschlüsselverteilung (QKD), die es ermöglicht, sicher Daten zwischen zwei Parteien auszutauschen. Abhörversuche können durch Abweichungen in der statistischen Verteilung sofort erkannt werden. Es gibt bereits kommerzielle Anwendungen dieser Technologien, und erste Kunden testen entsprechende Systeme.
Aktuelle Pilotprojekte, wie die Initiative QuNet, zeigen erste Erfolge durch die Vernetzung von Netzwerkknoten an mehreren Standorten in Berlin. Zudem wird an Quantenrepeatern und satellitenbasierter Technologie gearbeitet, um Quantenkommunikation über große Entfernungen zu ermöglichen. Diese Technologien könnten insbesondere für Regierungs- und Militärkommunikation sowie für sichere Transaktionen im Finanzwesen von zentraler Bedeutung sein.
Die Forschung im Bereich Quantenkommunikation bietet also große Chancen und könnte die Grundlage für ein zukünftiges Quanteninternet legen. So wie Viviana Villafañe, eine Physikerin an der Technischen Universität München, betont, dass Farbzentren in Diamanten aufgrund ihrer besonderen quantenmechanischen Eigenschaften potenziell entscheidend für die Entwicklung sicherer kommunikativer Infrastrukturen sind.
Zusammenfassend zeigt der „AcademyDay“ an der Universität Ulm, wie wichtig es ist, das junge Publikum für die Quantenforschung und deren vielseitige Anwendungen zu begeistern. Initiativen wie diese sind essenziell, um die nächste Generation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu inspirieren und gleichzeitig ein tiefes Verständnis für die Herausforderungen und Möglichkeiten in diesem spannenden Forschungsfeld zu schaffen.
