Квантовата физика отблизо: Учениците откриват очарователни бъдещи технологии!

Квантовата физика отблизо: Учениците откриват очарователни бъдещи технологии!

На 14 октомври 2025 г. в Университета на Улм се проведе „AcademyDay“, който беше специално насочен към ученици от гимназията от региона. Събитието беше част от Quantum Week в Улм и квантовия фестивал „quant.ulm.2025“. Около 120 заинтересовани участници, включително студенти и учители специалисти, се събраха, за да се потопят в завладяващия свят на квантовата физика.

Присъстващите бяха приветствани от проф. Александър Кубанек, ръководител на работна група за хибридни квантови системи. Неговото предложение за отваряне беше насочено към основните предизвикателства на разбирането на квантовата физика. По-специално беше подчертано, че квантовите явления често не могат да се наблюдават в ежедневието. Квантовите механични ефекти като заплитането на частиците бяха ясно обяснени.

Основи на квантовата физика

Д-р Майкъл Гайда обясни разликата между класическата физика и квантовата механика и поведе учениците през практически експерименти. Квантовият кръг с пет станции даде възможност на участниците директно да преживеят и разберат различни квантови феномени. Тези станции включват:

• 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

Освен това студентите имаха възможност да открият експонати от „Q-Bus“ на Федералното министерство за изследвания, технологии и космос и да участват в лабораторна обиколка. Те трябваше да инспектират експериментални установки, като тези за лазерно-оптични експерименти при изключително ниски температури. Известни професори като Йоахим Анкерхолд и Мартин Пленио също взеха участие в събитието, които говориха за кванта и нейните приложения в медицината.

Бъдещето на квантовата комуникация

Пионерска тема в квантовите изследвания е квантовата комуникация. Това използва принципи на квантовата механика като квантово заплитане и квантова суперпозиция за почти сигурно предаване на информация. Централен елемент на тази технология е квантовото разпределение на ключове (QKD), което прави възможно сигурен обмен на данни между две страни. Опитите за подслушване могат да бъдат незабавно открити чрез отклонения в статистическото разпределение. Вече има търговски приложения на тези технологии и първите клиенти тестват съответните системи.

Настоящите пилотни проекти, като инициативата QuNet, показват първоначален успех чрез свързване на мрежови възли на няколко места в Берлин. Работи се и върху квантови повторители и сателитна технология, за да се даде възможност за квантова комуникация на дълги разстояния. Тези технологии могат да бъдат особено важни за правителствени и военни комуникации, както и за сигурни финансови транзакции.

Следователно изследванията в областта на квантовата комуникация предлагат големи възможности и биха могли да положат основата за бъдещ квантов интернет. Както подчертава Вивиана Вилафане, физик от Техническия университет в Мюнхен, цветните центрове в диамантите са потенциално решаващи за развитието на защитени комуникационни инфраструктури поради техните специални квантово-механични свойства.

В обобщение, „AcademyDay“ в университета в Улм показва колко е важно младата публика да се вълнува от квантовите изследвания и техните разнообразни приложения. Инициативи като тези са от съществено значение за вдъхновяване на следващото поколение учени, като същевременно създават дълбоко разбиране на предизвикателствата и възможностите в тази вълнуваща област на изследване.