Kvantna fizika od blizu: Študenti odkrivajo fascinantne tehnologije prihodnosti!

Kvantna fizika od blizu: Študenti odkrivajo fascinantne tehnologije prihodnosti!

14. oktobra 2025 je na Univerzi v Ulmu potekal »AcademyDay«, ki je bil posebej namenjen srednješolcem iz regije. Dogodek je bil del Ulmskega kvantnega tedna in kvantnega festivala “quant.ulm.2025”. Približno 120 zainteresiranih udeležencev, vključno s študenti in učitelji specialisti, se je zbralo, da bi se potopilo v fascinanten svet kvantne fizike.

Prisotne je pozdravil profesor Alexander Kubanek, vodja delovne skupine za hibridne kvantne sisteme. Njegova otvoritvena ponudba je obravnavala temeljne izzive razumevanja kvantne fizike. Posebej je bilo poudarjeno, da kvantnih pojavov pogosto ni mogoče opazovati v vsakdanjem življenju. Kvantno mehanski učinki, kot je prepletanje delcev, so bili jasno razloženi.

Osnove kvantne fizike

Dr. Michael Gaida je razložil razliko med klasično fiziko in kvantno mehaniko ter študente vodil skozi praktične poskuse. Kvantni krog s petimi postajami je udeležencem omogočil neposredno izkušnjo in razumevanje različnih kvantnih pojavov. Te postaje so vključevale:

• 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

Poleg tega so študentje lahko odkrili eksponate iz "Q-Busa" zveznega ministrstva za raziskave, tehnologijo in vesolje ter se udeležili ogleda laboratorija. Morali so pregledati eksperimentalne postavitve, kot so tiste za lasersko-optične eksperimente pri izjemno nizkih temperaturah. Dogodka so se udeležili tudi priznani profesorji, kot sta Joachim Ankerhold in Martin Plenio, ki sta govorila o kvantu in njegovih aplikacijah v medicini.

Prihodnost kvantne komunikacije

Pionirska tema kvantnega raziskovanja je kvantna komunikacija. Ta uporablja načela kvantne mehanike, kot sta kvantna prepletenost in kvantna superpozicija, za skoraj varen prenos informacij. Osrednji element te tehnologije je kvantna porazdelitev ključev (QKD), ki omogoča varno izmenjavo podatkov med dvema stranema. Poskuse prisluškovanja lahko takoj zaznamo preko odstopanj v statistični porazdelitvi. Komercialne aplikacije teh tehnologij že obstajajo in prvi kupci preizkušajo ustrezne sisteme.

Trenutni pilotni projekti, kot je pobuda QuNet, kažejo začetni uspeh s povezovanjem omrežnih vozlišč na več lokacijah v Berlinu. Delo poteka tudi na področju kvantnih repetitorjev in satelitske tehnologije za omogočanje kvantne komunikacije na dolge razdalje. Te tehnologije so lahko še posebej pomembne za vladne in vojaške komunikacije ter za varne finančne transakcije.

Raziskave na področju kvantne komunikacije torej ponujajo velike priložnosti in bi lahko postavile temelj za prihodnji kvantni internet. Kot poudarja Viviana Villafañe, fizičarka na Tehnični univerzi v Münchnu, so barvni centri v diamantih zaradi svojih posebnih kvantomehanskih lastnosti potencialno ključni za razvoj varnih komunikacijskih infrastruktur.

Če povzamemo, »AcademyDay« na univerzi Ulm kaže, kako pomembno je navdušiti mlado občinstvo nad kvantnimi raziskavami in njihovimi raznolikimi aplikacijami. Takšne pobude so bistvenega pomena za navdih naslednje generacije znanstvenikov, hkrati pa ustvarjajo globoko razumevanje izzivov in priložnosti na tem razburljivem raziskovalnem področju.