Neue 5: Postversand ab 10. Februar 2023

Die Zu-bzw. Absagen werden ab dem 10. Februar 2023 mit der Post verschickt.
Im Falle einer Absage erhalten Sie den gelben Zettel zurück mit dem Sie Ihr Kind an einer anderen Schule anmelden können.

Hier geht's lang!

Aktuelles

Zurück zur Übersicht

European Quantum Week-Interaktive Live-Vorlesung-Bericht

Auch physikalische Paradoxa können die Technologie vorantreiben!
oder
Wie Quantentechnologie die Welt verändern will

Mutterstadt/ Innsbruck. Wie bereits auf der Internetseite der IGS Mutterstadt angekündigt, fand am 03.11.2020 eine interaktive Live-Vorlesung zur Quantentechnologie mit dem Quantenphysiker Dr. Martin Ringbauer von der Universität Innsbruck statt.

Dass uns physikalische Abläufe und Gesetze jeden Tag begleiten, ist Ihnen genauso bewusst, wie mir selbst. Ob das Fahren mit dem Auto zur Arbeit, das Surfen im Internet oder das einfache Türöffnen. Immer verfolgt uns diese Physik! Vieles passiert unterbewusst. Wir benutzten Dinge, über deren Funktionsweise sich die meisten von Ihnen keine Gedanken mehr machen.

Auch Solartechnik beruht auf Quantenmechanik. (Bild siehe unten)

Fällt ein Apfel zu Boden, fragen wir uns nicht mehr, warum dieses Objekt nicht zu schweben beginnt oder auf halber Strecke regungslos in seiner Position verharrt. Doch gibt es auch Themengebiete, bei denen es zu paradoxen Ereignissen kommt, die sich selbst Physiker nicht zu hundert Prozent erklären können. Solch ein Themen-bereich sind die Quanten. Bestimmt haben Sie von diesem Begriff schon einmal gehört, doch ist den wenigsten klar sein, was diese Quanten eigentlich sind und welche interessanten Technologien durch sie ermöglicht werden können. Um diese Frage drehte sich die interaktive Live-Vorlesung des Quantenphysikers Dr. Martin Ringbauer von der Universität Innsbruck, die im Rahmen der European Quantum Week am 03.11.2020 stattfand.
Pünktlich um 15.00 Uhr meldete sich Dr. Ringbauer per Zoom-Meeting aus seinem Büro in Innsbruck und begrüßte alle PhysikschülerInnen und LehrerInnen aus der Oberstufe der Integrierten Gesamtschule (IGS) Mutterstadt zu seinem Vortrag über Quantentechnologie und deren Einfluss auf unsere Zukunft.

Ringbauer schrieb seine Doktorarbeit in Australien. (Bild siehe unten)

Um die neuen Quantentechnologien besser verstehen zu können, erläutert Dr. Ringbauer, was eigentlich Quanten sind. Im Grunde sind diese nichts anderes als Teilchen; Photonen, Elektronen, welche teilweise sehr skurrile Gewohnheiten haben. Stellt man sich ein Teilchen vor, also ein kugelförmiges Objekt, das leuchtet, so besagt die klassische Physik, dass sich das Licht, das die Kugel abstrahlt als Welle sich im Raum ausbreitet. Optisch vergleichbar mit einem Seil, welches an jedem Ende von einer Person gehalten und durch eine der beiden Personen in Bewegung gesetzt wird.

Wellenförmige Ausbreitung: schwingendes Seil (Bild siehe unten)

Die Quantenphysik behauptet nun jedoch, dass sich das Licht nicht nur wellenförmig, sondern auch mit Eigenschaften eines Teilchens ausbreitet. Das Problem ist jedoch, dass Teilchen nur an einer Stelle im Raum sein können, wohingegen Wellen sich an mehreren Stellen, mit der gleichen Energie, befinden können. Man muss sich das so vorstellen: Zwei Personen, die sich mit gleichem Abstand gegenüberstehen und jeweils ein Seilende in der Hand halten, wodurch sie miteinander verbunden sind. Das Seil nimmt eine gewisse Strecke im Raum ein. Werfen sich die zwei Personen jedoch einen Ball abwechselnd zu, so befindet sich der Ball immer an unterschiedlichen Stellen im Raum, da er ja ständig den Ort wechselt. Diese zwei Eigenschaften stellen auf den ersten Blick ein Paradoxon dar, doch hat der bekannte Physiker Max Planck hierfür eine Lösung parat. Er behauptete, dass Licht sich als Wellenstücke bewegt. So zusagen wie wenn man das Seil in Stücke schneidet und der anderen Person zuwirft, während sich das Seilstück aber so bewegt, als wäre es noch ein Ganzes. Diese Wellenportionen nannte er Quanten. Sie können immer nur eine bestimmte Größe haben. Außerdem kann man nicht genau sagen, wo sich solch ein Quantum befindet, bis seine Position mit einem Messgerät bestimmt wird. Dadurch löst sich jedoch sein Anfangszustand auf und das Teilchen verändert seine Eigenschaften. Das klingt verwirrend und etwas unlogisch, muss aber akzeptiert werden.

So, da nun eine Grundlage für das eigentliche Themenfeld geschaffen wurde, kann man sich nun mit den Technologien beschäftigen. Dr. Ringbauer nennt vier Bereiche in denen Quantentechnologie eine besondere Rolle spielt. Kommunikation, Sensoren, Computer und Simulation. Wissenschaftler arbeiten seit einigen Jahren an einem System, das den Datenaus-tausch, also die digitale Kommunikation, per Internet abhörsicher machen soll. Das beruht auf dem Prinzip, dass quantenmechanisch keine Kopie von einem Quantenobjekt erstellt werden kann, da es sich, ab dem Zeitpunkt der Auswertung, verändert und die damit transportierten Daten unbrauchbar macht.
Im Bereich der Sensoren entwickelten Forscher ein Verfahren, bei dem man mittels einer Uhr, welche auf einige Nachkommastellen genau läuft, Bodenstärken messen kann. Diese Entwicklung beruht auf dem Sprichwort „bewegte Uhren gehen langsamer“, da die Bewegung mit der Masse der Objekte zusammenhängt. So lässt sich mit dieser speziellen Uhr herausfinden, ob sich unter der Bodenoberfläche Hohlräume befinden, da diese je nach Masse des Untergrunds langsamer läuft.
Den letzten quantentechnologischen Bereich, den Dr. Ring-bauer nennt, sind Computer und Simulationen. Durch Quanten kann die Computerleistung und Geschwindigkeit verstärkt werden. Außerdem ist es möglich das Weltall, durch weitere Computersimulationen, tiefgründiger zu erforschen. Doch diese Technologie wird der Wissenschaft erst einmal vorbehalten bleiben, versichert Ringbauer auf Nachfrage.
Nach einer guten Dreiviertel-stunde und einer anschließenden Fragerunde beendete Dr. Martin Ringbauer seinen Vortrag. Seine Vorlesung gab einen guten und informativen Überblick über die Möglichkeiten der Quantentechnologie in modernen Entwicklungen.

Zurück zur Übersicht