Verändern Quanten unsere Realität?
vor 2 Jahren Verändern Quanten unsere Realität?
Es klingt verwunderlich, aber unsere Welt besteht aus zwei Welten: Eine große vertraute, in der alles so abläuft, wie wir es aus unserer Erfahrung kennen. Und darunter eine mikroskopische Welt der kleinsten Strukturen, der Quanten. Eine Welt, die ihren eigenen Gesetzen gehorcht. Diese lassen sich in unserer großen Welt nutzen. Ist das Quantenzeitalter angebrochen …?
In der mikroskopisch kleinen Welt verhalten sich Atome, Elektronen und andere Quantenteilchen seltsam. „Wenn ich auf die Größe eines Atoms schrumpfen könnte, würden alle Gesetze und Verhaltensweisen um mich herum meinem Verständnis widersprechen“ sagt der Physiker Julien Bobroff. Denn Quantenteilchen können mehrere Zustände gleichzeitig annehmen – Superposition nennt man das. Und nicht nur das: Verschränkt man zwei Quantenteilchen, bleiben sie noch über große Distanzen wie magisch miteinander verbunden. Schon die Physiker Niels Bohr und Albert Einstein haben sich über Quantenphänomene die Köpfe zerbrochen.
So eigenartig dieses Quantenverhalten ist, es kann uns sehr nützlich sein. Etwa, um hochpräzise Messsensoren zu bauen. „Die besonderen Eigenschaften von Quantenteilchen sind allerdings sehr fragil“, erklärt die Quantenphysikerin Monika Aidelsburger. Die Quantenteilchen sind so empfindlich, dass die kleinste Wechselwirkung mit der Umgebung die Superposition verschwinden lässt, weshalb die Wissenschaftler sehr behutsam vorgehen müssen.
Die Quanten haben unser Leben bereits entscheidend verändert. Die Erfindung des Lasers und der Mikrochips wäre ohne Quantenphysik undenkbar gewesen. Nun könnte eine weitere Erfindung unsere Welt revolutionieren: der Quantencomputer. „Er würde uns helfen, in kurzer Zeit bessere Medikamente und Materialien zu entwickeln“, sagt Ignacio Cirac vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Viele Anwendungen sind heute noch nicht absehbar. Die Quantenteilchen und ihr seltsames Verhalten sind drauf und dran, unsere Welt auf den Kopf zu stellen.
Quellen und weiterführende Links:
Vulkan-Monitoring:
Dank eines Quantengravimeters lässt sich das Innere von Vulkanen in Echtzeit überwachen: das europäische Forschungsprojekt NEWTON-g
http://www.newton-g.eu/index.htm
… wie ein Quantengravimeter funktioniert:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL097814
Die ersten Tests des Quantengravimeters auf dem sizilianischen Vulkan Ätna:
https://ingv.it/en/press-and-urp/Press/Press-releases/5203-applied-quantum-technology-to-active-volcanoes
Die Quantenwelt: Die Quantenphänomene und ihre Anwendungen verständlich erklärt:
https://toutestquantique.fr/en/
Spukhafte Fernwirkung: Der Fachartikel von Einstein, Podolsky und Rosen (PDF):
https://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.47.777
Quanteninternet:
Wie ein Quanteninternet aussehen könnte und welche Hürden noch zu meistern sind:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/piuz.202201640
Die europäische Quanteninternet-Allianz:
https://quantuminternetalliance.org/
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Wissenschafts-Dokureihe (D 2024, 25 Min)