近距离量子物理：学生发现令人着迷的未来技术！

近距离量子物理：学生发现令人着迷的未来技术！

2025 年 10 月 14 日，乌尔姆大学举办了专门针对该地区高中生的“学院日”活动。该活动是乌尔姆量子周和量子节“quant.ulm.2025”的一部分。包括学生和专业教师在内的约 120 名感兴趣的参与者齐聚一堂，沉浸在量子物理的迷人世界中。

混合量子系统工作组组长亚历山大·库巴内克教授对出席者表示欢迎。他的开场白解决了理解量子物理学的基本挑战。特别强调的是，量子现象通常不可能在日常生活中观察到。清楚地解释了粒子纠缠等量子力学效应。

量子物理学基础

Michael Gaida博士解释了经典物理和量子力学之间的区别，并带领学生进行了实际实验。五个站的量子圈让参与者有机会直接体验和理解各种量子现象。这些电台包括：

• 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

此外，学生们还参观了联邦研究、技术和航天部“Q-Bus”的展品，并参加了实验室参观。他们必须检查实验装置，例如在极低温度下进行激光光学实验的装置。 Joachim Ankerhold 和 Martin Plenio 等著名教授也参加了此次活动，他们谈论了量子及其在医学中的应用。

量子通信的未来

量子研究的一个前沿课题是量子通信。它利用量子纠缠和量子叠加等量子力学原理来几乎安全地传输信息。该技术的核心要素是量子密钥分发（QKD），它使得两方之间安全地交换数据成为可能。通过统计分布的偏差可以立即检测到窃听企图。这些技术已经有了商业应用，首批客户正在测试相应的系统。

目前的试点项目，例如 QuNet 计划，通过连接柏林多个地点的网络节点，取得了初步成功。量子中继器和基于卫星的技术的工作也在进行中，以实现长距离量子通信。这些技术对于政府和军事通信以及安全金融交易尤其重要。

因此，量子通信领域的研究提供了巨大的机遇，并可以为未来的量子互联网奠定基础。正如慕尼黑工业大学物理学家 Viviana Villafañe 所强调的那样，由于钻石具有特殊的量子力学特性，其色心对于安全通信基础设施的发展可能至关重要。

总之，乌尔姆大学的“学院日”展示了让年轻观众对量子研究及其多样化应用感到兴奋的重要性。此类举措对于激励下一代科学家至关重要，同时让他们深入了解这个令人兴奋的研究领域的挑战和机遇。