Kvantinė fizika iš arti: mokiniai atranda patrauklių ateities technologijų!

Kvantinė fizika iš arti: mokiniai atranda patrauklių ateities technologijų!

2025 m. spalio 14 d. Ulmo universitete vyko „Akademijos diena“, kuri buvo skirta būtent šio regiono aukštųjų mokyklų studentams. Renginys buvo Ulmo kvantinės savaitės ir kvantinio festivalio „quant.ulm.2025“ dalis. Maždaug 120 suinteresuotų dalyvių, įskaitant studentus ir mokytojus specialistus, susirinko pasinerti į žavų kvantinės fizikos pasaulį.

Susirinkusiuosius pasveikino hibridinių kvantinių sistemų darbo grupės vadovas profesorius Aleksandras Kubanekas. Jo atidarymo pasiūlymas buvo skirtas esminiams kvantinės fizikos supratimo iššūkiams. Ypač buvo pabrėžta, kad kvantinių reiškinių dažnai neįmanoma stebėti kasdieniame gyvenime. Buvo aiškiai paaiškinti kvantiniai mechaniniai efektai, tokie kaip dalelių įsipainiojimas.

Kvantinės fizikos pagrindai

Dr. Michael Gaida paaiškino skirtumą tarp klasikinės fizikos ir kvantinės mechanikos ir vedė studentus į praktinius eksperimentus. Kvantinis ratas su penkiomis stotimis suteikė dalyviams galimybę tiesiogiai patirti ir suprasti įvairius kvantinius reiškinius. Šios stotys apėmė:

• 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

Be to, mokiniai galėjo atrasti eksponatus iš Federalinės tyrimų, technologijų ir kosmoso ministerijos „Q-Bus“ ir dalyvauti ekskursijoje po laboratoriją. Jie turėjo patikrinti eksperimentines sąrankas, tokias kaip lazerinių optinių eksperimentų itin žemoje temperatūroje. Renginyje taip pat dalyvavo žinomi profesoriai, tokie kaip Joachimas Ankerholdas ir Martinas Plenio, kurie kalbėjo apie kvantą ir jo pritaikymą medicinoje.

Kvantinės komunikacijos ateitis

Novatoriška kvantinių tyrimų tema yra kvantinė komunikacija. Tam naudojami kvantinės mechanikos principai, tokie kaip kvantinis įsipainiojimas ir kvantinė superpozicija, kad informacija būtų perduodama beveik saugiai. Pagrindinis šios technologijos elementas yra kvantinis raktų paskirstymas (QKD), kuris leidžia saugiai keistis duomenimis tarp dviejų šalių. Pasiklausymo bandymai gali būti nedelsiant aptikti dėl statistinio pasiskirstymo nukrypimų. Jau yra komercinis šių technologijų pritaikymas ir pirmieji klientai išbando atitinkamas sistemas.

Dabartiniai bandomieji projektai, tokie kaip QuNet iniciatyva, rodo pradinę sėkmę sujungiant tinklo mazgus keliose Berlyno vietose. Taip pat vyksta darbas su kvantiniais kartotuvais ir palydovinėmis technologijomis, kurios sudarytų sąlygas kvantiniam ryšiui dideliais atstumais. Šios technologijos gali būti ypač svarbios vyriausybės ir kariniams ryšiams bei saugioms finansinėms operacijoms.

Todėl moksliniai tyrimai kvantinės komunikacijos srityje suteikia puikių galimybių ir gali padėti pamatą būsimam kvantiniam internetui. Kaip pabrėžia Miuncheno technikos universiteto fizikė Viviana Villafañe, deimantų spalvų centrai dėl ypatingų kvantinių mechaninių savybių gali būti itin svarbūs kuriant saugios komunikacijos infrastruktūrą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad „AcademyDay“ Ulmo universitete parodo, kaip svarbu sudominti jauną auditoriją apie kvantinius tyrimus ir įvairias jų taikymo sritis. Tokios iniciatyvos yra būtinos norint įkvėpti naujos kartos mokslininkus ir kartu giliai suprasti iššūkius ir galimybes šioje įdomioje mokslinių tyrimų srityje.