Kvantová fyzika zblízka: Študenti objavujú fascinujúce technológie budúcnosti!

Kvantová fyzika zblízka: Študenti objavujú fascinujúce technológie budúcnosti!

Dňa 14. októbra 2025 sa na Univerzite v Ulme uskutočnil „AcademyDay“, ktorý sa špeciálne zameral na stredoškolákov z regiónu. Podujatie bolo súčasťou Ulm Quantum Week a kvantového festivalu “quant.ulm.2025”. Približne 120 zainteresovaných účastníkov vrátane študentov a odborných učiteľov sa stretlo, aby sa ponorili do fascinujúceho sveta kvantovej fyziky.

Prítomných privítal profesor Alexander Kubánek, vedúci pracovnej skupiny pre hybridné kvantové systémy. Jeho otváracia ponuka sa zaoberala základnými výzvami pochopenia kvantovej fyziky. Predovšetkým bolo zdôraznené, že kvantové javy často nie je možné pozorovať v každodennom živote. Kvantovo mechanické efekty, ako je zapletenie častíc, boli jasne vysvetlené.

Základy kvantovej fyziky

Dr. Michael Gaida vysvetlil rozdiel medzi klasickou fyzikou a kvantovou mechanikou a previedol študentov praktickými experimentmi. Kvantový kruh s piatimi stanicami dal účastníkom príležitosť priamo zažiť a pochopiť rôzne kvantové javy. Tieto stanice zahŕňali:

• 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

Okrem toho mohli študenti objaviť exponáty z „Q-Bus“ Spolkového ministerstva pre výskum, technológiu a vesmír a zúčastniť sa na prehliadke laboratória. Museli skontrolovať experimentálne nastavenia, ako sú napríklad laserovo-optické experimenty pri extrémne nízkych teplotách. Na podujatí sa zúčastnili aj renomovaní profesori ako Joachim Ankerhold a Martin Plenio, ktorí hovorili o kvante a jeho aplikáciách v medicíne.

Budúcnosť kvantovej komunikácie

Priekopníckou témou v kvantovom výskume je kvantová komunikácia. Využíva princípy kvantovej mechaniky, ako je kvantové zapletenie a kvantová superpozícia, na takmer bezpečný prenos informácií. Ústredným prvkom tejto technológie je kvantová distribúcia kľúčov (QKD), ktorá umožňuje bezpečnú výmenu údajov medzi dvoma stranami. Pokusy o odpočúvanie možno okamžite odhaliť prostredníctvom odchýlok v štatistickom rozložení. Už existujú komerčné aplikácie týchto technológií a prví zákazníci testujú zodpovedajúce systémy.

Súčasné pilotné projekty, ako napríklad iniciatíva QuNet, vykazujú počiatočný úspech prepojením sieťových uzlov na niekoľkých miestach v Berlíne. Pracuje sa aj na kvantových opakovačoch a satelitnej technológii, ktorá umožní kvantovú komunikáciu na veľké vzdialenosti. Tieto technológie by mohli byť obzvlášť dôležité pre vládnu a vojenskú komunikáciu, ako aj pre bezpečné finančné transakcie.

Výskum v oblasti kvantovej komunikácie preto ponúka veľké príležitosti a mohol by položiť základy budúceho kvantového internetu. Ako zdôrazňuje Viviana Villafañe, fyzička na Technickej univerzite v Mníchove, farebné centrá v diamantoch sú potenciálne kľúčové pre rozvoj bezpečných komunikačných infraštruktúr vďaka svojim špeciálnym kvantovo mechanickým vlastnostiam.

Stručne povedané, „AcademyDay“ na Ulmskej univerzite ukazuje, aké dôležité je nadchnúť mladé publikum pre kvantový výskum a jeho rôznorodé aplikácie. Iniciatívy, ako sú tieto, sú nevyhnutné na to, aby inšpirovali ďalšiu generáciu vedcov a zároveň vytvorili hlboké pochopenie výziev a príležitostí v tejto vzrušujúcej oblasti výskumu.