Kvanttiteknologiat: Saksan tie digitaaliseen vallankumoukseen!

Kvanttiteknologiat: Saksan tie digitaaliseen vallankumoukseen!

Kvanttifysiikka löytää yhä enemmän tiensä yleiseen käsitykseen ja teknologiseen kehitykseen. Tohtori Patrick Emontsin ja tohtori Johannes Knörzerin kirjoittaman ja Springer-Verlagin julkaiseman kirjan "A Quantum Future – Quantum Physics and Quantum Technologies Simply Explained" avulla tarjotaan kattava katsaus tähän monimutkaiseen aiheeseen. Kirjan 307 sivua on suunnattu nimenomaan suurelle yleisölle ja ne kattavat sekä kvanttifysiikan perusteet että nykyaikaisen kvanttiteknologian mahdollisuudet ja haasteet.

Kirjoittajat, molemmat kokeneita fyysikoita, tuovat työhön laajan asiantuntemuksensa. Tohtori Emonts on johtanut tutkimusryhmää Ulmin yliopistossa huhtikuusta 2025 lähtien, kun taas tohtori Knörzer on tutkinut ETH Zürichissä vuodesta 2022. Kirjaan liittyy tunnetun Harvardin professorin Susanne Yelinin esipuhe ja se tarjoaa tieteellisen pohjan lisäksi selkeyden, jonka avulla lukijat, joilla ei ole erityistietoa, voivat ymmärtää taustaa.

Pääsisältö ja teknologiat

Yksi kirjan ja siihen liittyvän tiedeviestinnän päätavoitteista on esitellä lukijat modernin kvanttiteknologian neljään ydinalueeseen:

• Quantencomputing
• Quantensimulation
• Quantenkommunikation
• Quantenmetrologie

Nämä tekniikat eivät edusta vain tieteellisiä saavutuksia, vaan myös mahdollisuuksia muuttaa perusteellisesti teollisuutta ja yhteiskuntaa. Tässä yhteydessä liittovaltion talousministeriö on ilmoittanut tukevansa kvanttiteknologian kehittämistä 878 miljoonalla eurolla.

Kvanttiviestinnän kehitys on huomattavaa. Kiinaa pidetään tällä alalla edelläkävijänä, sillä sen 2 000 kilometriä pitkä valokuituverkko mahdollistaa kvanttisalauksen ja ensimmäisen kvanttisalaussuojatun videoneuvottelun. Termi "kvanttiylivalta" kuvaa kvanttitietokoneiden kasvavaa kykyä ratkaista tiettyjä ongelmia nopeammin kuin perinteiset tietokoneet. Tämä tekniikka voisi tehdä läpimurron kymmenessä vuodessa ja ylittää klassiset tietokoneet.

Käytännön sovelluksia ja tulevaisuuden visioita

Kvanttiprosessorien kubittien nykytila ​​vaihtelee muutamasta kymmenestä satoihin. Kuitenkin miljoonia kubitteja tarvitaan merkittävään edistymiseen. Autoteollisuus, mukaan lukien BMW:n ja Volkswagenin kaltaiset yritykset, arvioi parhaillaan kvanttitietokoneiden käyttöä ja kehittää sopivia algoritmeja. Tämä osoittaa, että kvanttifysiikka ja siihen liittyvät teknologiat eivät ole enää teoreettista tiedettä, vaan niille löydetään yhä enemmän käytännön sovelluksia.

Kaupalliset kvanttisalausjärjestelmät ovat olleet saatavilla 15 vuoden ajan, ja kosketuskestävät viestintäkanavat ovat yksi kvanttiviestinnän pääsovelluksista. Lisäksi kehitettiin erittäin herkkiä antureita ja tarkkoja kelloja, jotka juontavat juurensa kvanttiteknologian löydöistä.

EU:n komissio käynnisti vuonna 2018 kvanttilippulaivahankkeen investoidakseen useita miljardeja euroja näiden teknologioiden edistämiseen. Saksa on myös julkaissut "Quantum Computing Roadmap" -ohjelman ja aikoo asettua maailman johtavaksi kvanttilaskennan ja kvanttitunnistuksen alalla seuraavan kymmenen vuoden aikana.

Kaiken kaikkiaan on selvää, että kvanttifysiikan ja kvanttiteknologioiden alan perustutkimustulokset ovat yhä tärkeämpiä paitsi tutkijoiden ja teknikkojen, myös suuren yleisön keskuudessa. Näiden teknologioiden mahdollisuuksista käytävä kehitys ja keskustelu ovat keskeisiä tulevina vuosina.

Yksityiskohtaista keskustelua kvanttifysiikan ja -teknologioiden aiheista löytyy tohtori Patrick Emontsin ja tohtori Johannes Knörzerin kirjasta, joka tarjoaa kaikille perustellun pohjan tämän kiehtovan tieteen ymmärtämiseen paremmin. Lisätietoa ajankohtaisista tapahtumista ja ohjelmista löytyy osoitteesta Deutschlandfunk ja patrickemonts.com.