فيزياء الكم عن قرب: يكتشف الطلاب تقنيات مستقبلية رائعة!

فيزياء الكم عن قرب: يكتشف الطلاب تقنيات مستقبلية رائعة!

في 14 أكتوبر 2025، أُقيم "يوم الأكاديمية" في جامعة أولم، والذي استهدف على وجه التحديد طلاب المدارس الثانوية من المنطقة. كان هذا الحدث جزءًا من أسبوع أولم الكمي ومهرجان الكم "quant.ulm.2025". اجتمع حوالي 120 مشاركًا مهتمًا، بما في ذلك الطلاب والمدرسين المتخصصين، للانغماس في عالم فيزياء الكم الرائع.

وقد رحب بالحاضرين البروفيسور ألكسندر كوبانيك، رئيس مجموعة عمل الأنظمة الكمية الهجينة. تناول عرضه الافتتاحي التحديات الأساسية لفهم فيزياء الكم. وعلى وجه الخصوص، تم التأكيد على أن الظواهر الكمومية غالبًا ما لا يمكن ملاحظتها في الحياة اليومية. تم شرح التأثيرات الميكانيكية الكمومية مثل تشابك الجسيمات بوضوح.

أساسيات فيزياء الكم

وأوضح الدكتور مايكل جيدا الفرق بين الفيزياء الكلاسيكية وميكانيكا الكم وقاد الطلاب من خلال التجارب العملية. أعطت الدائرة الكمومية المكونة من خمس محطات للمشاركين الفرصة لتجربة وفهم الظواهر الكمومية المختلفة بشكل مباشر. وشملت هذه المحطات:

• 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

بالإضافة إلى ذلك، تمكن الطلاب من اكتشاف المعروضات من "Q-Bus" التابعة للوزارة الاتحادية للبحوث والتكنولوجيا والفضاء والمشاركة في جولة مختبرية. وكان عليهم فحص الإعدادات التجريبية، مثل تلك الخاصة بتجارب الليزر الضوئية في درجات حرارة منخفضة للغاية. كما شارك في هذا الحدث أساتذة مشهورون مثل يواكيم أنكرهولد ومارتن بلينيو، الذين تحدثوا عن الكم وتطبيقاته في الطب.

مستقبل الاتصالات الكمومية

أحد المواضيع الرائدة في أبحاث الكم هو التواصل الكمي. يستخدم هذا مبادئ ميكانيكا الكم مثل التشابك الكمي والتراكب الكمي لنقل المعلومات بشكل آمن تقريبًا. أحد العناصر الأساسية لهذه التكنولوجيا هو توزيع المفتاح الكمي (QKD)، والذي يجعل من الممكن تبادل البيانات بشكل آمن بين طرفين. يمكن اكتشاف محاولات التنصت على الفور من خلال الانحرافات في التوزيع الإحصائي. توجد بالفعل تطبيقات تجارية لهذه التقنيات ويقوم العملاء الأوائل باختبار الأنظمة المقابلة.

تظهر المشاريع التجريبية الحالية، مثل مبادرة QuNet، نجاحًا أوليًا من خلال ربط عقد الشبكة في عدة مواقع في برلين. ويجري العمل أيضًا على أجهزة إعادة الإرسال الكمومية والتكنولوجيا القائمة على الأقمار الصناعية لتمكين الاتصال الكمي عبر مسافات طويلة. يمكن أن تكون هذه التقنيات ذات أهمية خاصة للاتصالات الحكومية والعسكرية وكذلك للمعاملات المالية الآمنة.

وبالتالي فإن البحث في مجال الاتصالات الكمومية يوفر فرصًا عظيمة ويمكن أن يضع الأساس لإنترنت كمي في المستقبل. وكما تؤكد فيفيانا فيلافاني، عالمة الفيزياء في جامعة ميونيخ التقنية، فإن مراكز الألوان في الماس من المحتمل أن تكون حاسمة لتطوير البنى التحتية للاتصالات الآمنة بسبب خصائصها الميكانيكية الكمومية الخاصة.

باختصار، يُظهر "AcademyDay" في جامعة أولم مدى أهمية إثارة اهتمام الجماهير الشابة بالأبحاث الكمومية وتطبيقاتها المتنوعة. تعتبر مثل هذه المبادرات ضرورية لإلهام الجيل القادم من العلماء مع خلق فهم عميق للتحديات والفرص في هذا المجال المثير من البحث.