Kvantna fizika izbliza: Učenici otkrivaju fascinantne tehnologije budućnosti!

Kvantna fizika izbliza: Učenici otkrivaju fascinantne tehnologije budućnosti!

Dana 14. listopada 2025. na Sveučilištu u Ulmu održao se “AcademyDay”, koji je posebno bio namijenjen srednjoškolcima iz regije. Događaj je bio dio Ulm Quantum Weeka i kvantnog festivala “quant.ulm.2025”. Oko 120 zainteresiranih sudionika, uključujući studente i nastavnike specijaliste, okupilo se kako bi uronili u fascinantan svijet kvantne fizike.

Prisutne je pozdravio profesor Alexander Kubanek, voditelj radne skupine za hibridne kvantne sustave. Njegova uvodna ponuda bavila se temeljnim izazovima razumijevanja kvantne fizike. Posebno je naglašeno da kvantne fenomene često nije moguće promatrati u svakodnevnom životu. Kvantno mehanički učinci poput ispreplitanja čestica bili su jasno objašnjeni.

Osnove kvantne fizike

Dr. Michael Gaida objasnio je razliku između klasične fizike i kvantne mehanike te proveo studente kroz praktične eksperimente. Kvantni krug s pet postaja omogućio je sudionicima da izravno dožive i razumiju različite kvantne fenomene. Te su postaje uključivale:

• 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

Osim toga, studenti su mogli otkriti eksponate iz “Q-Busa” Federalnog ministarstva za istraživanje, tehnologiju i prostor te sudjelovati u obilasku laboratorija. Morali su pregledati eksperimentalne postavke, poput onih za lasersko-optičke eksperimente na ekstremno niskim temperaturama. Na događaju su sudjelovali i renomirani profesori poput Joachima Ankerholda i Martina Plenia, koji su govorili o kvantu i njegovoj primjeni u medicini.

Budućnost kvantne komunikacije

Pionirska tema u kvantnom istraživanju je kvantna komunikacija. Ovo koristi principe kvantne mehanike kao što su kvantna isprepletenost i kvantna superpozicija za gotovo siguran prijenos informacija. Središnji element ove tehnologije je kvantna distribucija ključa (QKD), koja omogućuje sigurnu razmjenu podataka između dvije strane. Pokušaji prisluškivanja mogu se odmah otkriti preko odstupanja u statističkoj distribuciji. Već postoje komercijalne primjene ovih tehnologija i prvi kupci testiraju odgovarajuće sustave.

Trenutačni pilot projekti, poput inicijative QuNet, pokazuju početni uspjeh povezivanjem mrežnih čvorova na nekoliko lokacija u Berlinu. Također je u tijeku rad na kvantnim repetitorima i satelitskoj tehnologiji kako bi se omogućila kvantna komunikacija na velikim udaljenostima. Ove tehnologije mogle bi biti osobito važne za vladine i vojne komunikacije, kao i za sigurne financijske transakcije.

Istraživanje u području kvantne komunikacije stoga nudi velike mogućnosti i moglo bi postaviti temelje za budući kvantni internet. Kako naglašava Viviana Villafañe, fizičarka s Tehničkog sveučilišta u Münchenu, centri boja u dijamantima potencijalno su ključni za razvoj sigurnih komunikacijskih infrastruktura zbog svojih posebnih kvantno-mehaničkih svojstava.

Ukratko, “AcademyDay” na Sveučilištu Ulm pokazuje koliko je važno zainteresirati mladu publiku za kvantna istraživanja i njihove različite primjene. Inicijative poput ovih bitne su za nadahnuće sljedeće generacije znanstvenika dok istovremeno stvaraju duboko razumijevanje izazova i prilika u ovom uzbudljivom polju istraživanja.