Kvantu fizika tuvplānā: skolēni atklāj aizraujošas nākotnes tehnoloģijas!

Kvantu fizika tuvplānā: skolēni atklāj aizraujošas nākotnes tehnoloģijas!

2025. gada 14. oktobrī Ulmas Universitātē norisinājās “AcademyDay”, kuras mērķauditorija bija īpaši reģiona vidusskolēni. Pasākums bija daļa no Ulmas kvantu nedēļas un kvantu festivāla “quant.ulm.2025”. Apmēram 120 interesentu, tostarp studenti un skolotāji, pulcējās kopā, lai iegrimtu aizraujošajā kvantu fizikas pasaulē.

Klātesošos sveica hibrīdo kvantu sistēmu darba grupas vadītājs profesors Aleksandrs Kubaneks. Viņa atklāšanas piedāvājums risināja kvantu fizikas izpratnes pamatproblēmas. Īpaši tika uzsvērts, ka kvantu parādības ikdienā bieži vien nav iespējams novērot. Tika skaidri izskaidroti kvantu mehāniskie efekti, piemēram, daļiņu sapīšanās.

Kvantu fizikas pamati

Dr. Maikls Gaida izskaidroja atšķirību starp klasisko fiziku un kvantu mehāniku un vadīja studentus ar praktiskiem eksperimentiem. Kvantu aplis ar piecām stacijām sniedza dalībniekiem iespēju tieši piedzīvot un izprast dažādas kvantu parādības. Šīs stacijas ietvēra:

• 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

Turklāt skolēni varēja atklāt eksponātus no Federālās pētniecības, tehnoloģiju un kosmosa ministrijas “Q-Bus” un piedalīties laboratorijas apskatē. Viņiem bija jāpārbauda eksperimentālie iestatījumi, piemēram, lāzera optiskie eksperimenti ārkārtīgi zemās temperatūrās. Pasākumā piedalījās arī tādi slaveni profesori kā Joahims Ankerholds un Martins Plenio, kuri stāstīja par kvantu un tā pielietojumu medicīnā.

Kvantu komunikācijas nākotne

Novatorisks kvantu pētījumu temats ir kvantu komunikācija. Tas izmanto tādus kvantu mehānikas principus kā kvantu sapīšanās un kvantu superpozīcija, lai gandrīz droši pārraidītu informāciju. Šīs tehnoloģijas centrālais elements ir kvantu atslēgu izplatīšana (QKD), kas ļauj droši apmainīties ar datiem starp divām pusēm. Noklausīšanās mēģinājumus var nekavējoties atklāt, izmantojot novirzes statistiskajā sadalījumā. Šīs tehnoloģijas jau ir komerciālas, un pirmie klienti testē atbilstošās sistēmas.

Pašreizējie izmēģinājuma projekti, piemēram, QuNet iniciatīva, rāda sākotnējos panākumus, savienojot tīkla mezglus vairākās Berlīnes vietās. Notiek arī darbs pie kvantu atkārtotājiem un satelītu tehnoloģijām, lai nodrošinātu kvantu komunikāciju lielos attālumos. Šīs tehnoloģijas varētu būt īpaši svarīgas valdības un militārajiem sakariem, kā arī drošiem finanšu darījumiem.

Tāpēc pētījumi kvantu komunikācijas jomā piedāvā lieliskas iespējas un varētu likt pamatu nākotnes kvantu internetam. Kā uzsver Minhenes Tehniskās universitātes fiziķe Viviana Villafañe, dimantu krāsu centriem to īpašo kvantu mehānisko īpašību dēļ ir potenciāli izšķiroša nozīme drošas sakaru infrastruktūras attīstībā.

Rezumējot, “AcademyDay” Ulmas Universitātē parāda, cik svarīgi ir ieinteresēt jauno auditoriju par kvantu pētniecību un tās dažādajiem pielietojumiem. Šādas iniciatīvas ir būtiskas, lai iedvesmotu nākamo zinātnieku paaudzi, vienlaikus radot dziļu izpratni par izaicinājumiem un iespējām šajā aizraujošajā pētniecības jomā.