Kwantumfysica van dichtbij: studenten ontdekken fascinerende toekomstige technologieën!

Kwantumfysica van dichtbij: studenten ontdekken fascinerende toekomstige technologieën!

Op 14 oktober 2025 vond “AcademyDay” plaats aan de Universiteit van Ulm, speciaal gericht op middelbare scholieren uit de regio. Het evenement was onderdeel van de Ulm Quantum Week en het quantumfestival “quant.ulm.2025”. Ongeveer 120 geïnteresseerde deelnemers, waaronder studenten en gespecialiseerde docenten, kwamen samen om zich onder te dompelen in de fascinerende wereld van de kwantumfysica.

De aanwezigen werden verwelkomd door professor Alexander Kubanek, hoofd van een werkgroep voor hybride kwantumsystemen. Zijn openingsaanbod ging in op de fundamentele uitdagingen van het begrijpen van de kwantumfysica. Er werd vooral benadrukt dat kwantumverschijnselen vaak niet waarneembaar zijn in het dagelijks leven. Kwantummechanische effecten zoals de verstrengeling van deeltjes werden duidelijk uitgelegd.

Grondbeginselen van de kwantumfysica

Dr. Michael Gaida legde het verschil uit tussen de klassieke natuurkunde en de kwantummechanica en leidde de studenten door praktische experimenten. Een kwantumcirkel met vijf stations gaf deelnemers de mogelijkheid om verschillende kwantumfenomenen direct te ervaren en te begrijpen. Deze stations omvatten:

• 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

Bovendien konden de studenten tentoonstellingen ontdekken uit de “Q-Bus” van het federale ministerie van Onderzoek, Technologie en Ruimtevaart en deelnemen aan een laboratoriumrondleiding. Ze moesten experimentele opstellingen inspecteren, bijvoorbeeld voor laseroptische experimenten bij extreem lage temperaturen. Ook gerenommeerde professoren als Joachim Ankerhold en Martin Plenio namen deel aan het evenement, die spraken over kwantum en de toepassingen ervan in de geneeskunde.

De toekomst van kwantumcommunicatie

Een baanbrekend onderwerp in het kwantumonderzoek is kwantumcommunicatie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van principes van de kwantummechanica, zoals kwantumverstrengeling en kwantumsuperpositie, om informatie vrijwel veilig te verzenden. Centraal onderdeel van deze technologie is quantum key distribution (QKD), waardoor het mogelijk wordt om op een veilige manier data uit te wisselen tussen twee partijen. Door afwijkingen in de statistische verdeling kunnen afluisterpogingen direct worden opgespoord. Er zijn al commerciële toepassingen van deze technologieën en de eerste klanten testen overeenkomstige systemen.

Lopende pilotprojecten, zoals het QuNet-initiatief, laten aanvankelijk succes zien door netwerkknooppunten op verschillende locaties in Berlijn met elkaar te verbinden. Er wordt ook gewerkt aan kwantumrepeaters en op satellieten gebaseerde technologie om kwantumcommunicatie over lange afstanden mogelijk te maken. Deze technologieën kunnen bijzonder belangrijk zijn voor overheids- en militaire communicatie, maar ook voor veilige financiële transacties.

Onderzoek op het gebied van quantumcommunicatie biedt daarom grote kansen en zou de basis kunnen leggen voor een toekomstig quantuminternet. Zoals Viviana Villafañe, natuurkundige aan de Technische Universiteit van München, benadrukt, zijn kleurcentra in diamanten potentieel cruciaal voor de ontwikkeling van veilige communicatie-infrastructuren vanwege hun speciale kwantummechanische eigenschappen.

Samenvattend laat “AcademyDay” aan de Universiteit van Ulm zien hoe belangrijk het is om een ​​jong publiek enthousiast te maken voor kwantumonderzoek en de diverse toepassingen ervan. Initiatieven als deze zijn essentieel om de volgende generatie wetenschappers te inspireren en tegelijkertijd een diep inzicht te creëren in de uitdagingen en kansen op dit opwindende onderzoeksgebied.