Kvantfysik på nära håll: Studenter upptäcker fascinerande framtida teknologier!

Kvantfysik på nära håll: Studenter upptäcker fascinerande framtida teknologier!

Den 14 oktober 2025 ägde "AcademyDay" rum på University of Ulm, som specifikt riktade sig till gymnasieelever från regionen. Evenemanget var en del av Ulm Quantum Week och kvantfestivalen "quant.ulm.2025". Cirka 120 intresserade deltagare, inklusive studenter och specialistlärare, samlades för att fördjupa sig i kvantfysikens fascinerande värld.

De närvarande välkomnades av professor Alexander Kubanek, chef för en arbetsgrupp för hybridkvantsystem. Hans öppningserbjudande tog upp de grundläggande utmaningarna med att förstå kvantfysik. Särskilt betonades att kvantfenomen ofta inte är möjliga att observera i vardagen. Kvantmekaniska effekter såsom intrassling av partiklar förklarades tydligt.

Grunderna i kvantfysiken

Dr Michael Gaida förklarade skillnaden mellan klassisk fysik och kvantmekanik och ledde eleverna genom praktiska experiment. En kvantcirkel med fem stationer gav deltagarna möjlighet att direkt uppleva och förstå olika kvantfenomen. Dessa stationer inkluderade:

• 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

Dessutom kunde eleverna upptäcka utställningar från "Q-Bus" från det federala ministeriet för forskning, teknik och rymd och delta i en laboratorierundtur. De var tvungna att inspektera experimentella uppställningar, som de för laseroptiska experiment vid extremt låga temperaturer. Kända professorer som Joachim Ankerhold och Martin Plenio deltog också i evenemanget, som talade om kvantum och dess tillämpningar inom medicin.

Framtiden för kvantkommunikation

Ett banbrytande ämne inom kvantforskning är kvantkommunikation. Detta använder principer för kvantmekanik som kvantintrassling och kvantöverlagring för att överföra information nästan säkert. En central del av denna teknologi är kvantnyckeldistribution (QKD), som gör det möjligt att säkert utbyta data mellan två parter. Avlyssningsförsök kan omedelbart upptäckas genom avvikelser i den statistiska fördelningen. Det finns redan kommersiella tillämpningar av dessa teknologier och de första kunderna testar motsvarande system.

Pågående pilotprojekt, som QuNet-initiativet, visar initial framgång genom att ansluta nätverksnoder på flera platser i Berlin. Arbete pågår även med kvantrepeaters och satellitbaserad teknik för att möjliggöra kvantkommunikation över långa avstånd. Dessa tekniker kan vara särskilt viktiga för statlig och militär kommunikation såväl som för säkra finansiella transaktioner.

Forskning inom området kvantkommunikation erbjuder därför stora möjligheter och skulle kunna lägga grunden för ett framtida kvantinternet. Som Viviana Villafañe, fysiker vid Münchens tekniska universitet, betonar, är färgcentra i diamanter potentiellt avgörande för utvecklingen av säkra kommunikationsinfrastrukturer på grund av deras speciella kvantmekaniska egenskaper.

Sammanfattningsvis visar "AcademyDay" vid Ulm University hur viktigt det är att få unga publik entusiastiska över kvantforskning och dess olika tillämpningar. Initiativ som dessa är viktiga för att inspirera nästa generations forskare samtidigt som de skapar en djup förståelse för utmaningarna och möjligheterna inom detta spännande forskningsfält.