Die Welt der Quantenphysik erlebt eine zweite Revolution, die einen exponentiellen Sprung im Fortschritt von Computer, Internet, Telekommunikation, Cybersicherheit und Biomedizin vorantreibt. Quantum -Technologien ziehen immer mehr Schüler an, die Konzepte aus der subatomaren Welt – wie Quantenverdünnung oder Quantenüberlagerung – kennenlernen möchten, um das innovative Potenzial der Quantenwissenschaft zu untersuchen. Tatsächlich ist das Verständnis der nicht intuitiven Natur von Quantentechnologiekonzepten und der Anerkennung ihrer Relevanz für den technologischen Fortschritt eine der Herausforderungen von 2025, das das internationale Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie durch UNESCO erklärt.
Jetzt hat ein Team der Fakultät für Physik der Universität von Barcelona neue experimentelle Ausrüstung entworfen, die es den Studenten ermöglicht, sich mit den komplexeren Konzepten der Quantenphysik vertraut zu machen. Die von ihnen vorgestellte Konfiguration-vielseitig, kostengünstig und mit mehreren Anwendungsmöglichkeiten im Klassenzimmer-ist bereits im erweiterten Quantenlabor der Physik der UB-Fakultät des UB in Betrieb und könnte auch in weniger spezialisierten Zentren zugänglich sein.
Diese Innovation wird in einem Artikel in der Zeitschrift vorgestellt EPJ Quantentechnologiewas aus einer Zusammenarbeit zwischen Professoren Bruno Juliá aus der Abteilung für Quantenphysik und Astrophysik und dem UB Institute of Cosmos Sciences (ICCUB) resultiert; Martí Duocastella aus der Abteilung für angewandte Physik und des UB -Instituts für Nanowissenschaften und Nanotechnologie (IN2UB) und José M. Gómez vom Department of Electronic and Biomedical Engineering. Es basiert auf dem Ergebnis von Raúl Lahoz ‚Master -Abschlussprojekt mit der Teilnahme von Experten Lidia Lozano und Adrià Brú.
Untersuchung von Phänomenen, die für die Quantenmechanik einzigartig sind Die Quantenmechanik ermöglicht es, sogenannte verschränkte Systeme zu erstellen-beispielsweise mit zwei Partikeln oder zwei Photonen-, die sich nicht intuitiv verhalten. 1964 bewies der Physiker John S. Bell experimentell, dass die Vorhersagen der Quantenmechanik mit einer klassischen Beschreibung der Physik – einer Hypothese, die von Albert Einstein befürwortet worden war, völlig unvereinbar waren und die probabilistische Natur der Quantenmechanik konsolidierte. Im Jahr 2022 erhielten die Wissenschaftler Alain Aspekt, John F. Clauser und Anton Zeilinger den Nobelpreis für Physik für wegweisende Experimente in Quanteninformationen zu verschränkten Photonen und die experimentelle Demonstration der Verstoß gegen die Ungleichungen von Bell.
Quantenverdünnung ist heute eine der grundlegenden Ressourcen, um die Entwicklung von Quantentechnologien (Quantencomputer, Datenverschlüsselung usw.) voranzutreiben. „Die Untersuchung von Glockenungleichheiten – insbesondere die Beobachtung von Verstößen gegen die Ungleichheiten – ist von grundlegend Art der Quantenmechanik „, sagt Bruno Juliá.
Martí Duocastella erklärt in dem Artikel, dass sie „neue experimentelle Ausrüstung entworfen haben, die den Schülern direkte Messungen der Quantenverstrickung bieten“. „Aus unserer Sicht, sagt der Forscher -, glauben wir, dass es erheblich ihr Verständnis für dieses unintuitive Phänomen erleichtern wird, diese Messungen durchzuführen.“
Einführung der Schüler in fortschrittliche Tools Das vom UB-Team entworfene System ermöglicht es, Glockenungleichheiten zu studieren und auch die volle zweifotonische Staatstomographie durchzuführen. Bei einer einfachen Operation kann es unterschiedliche quantenverzerrte Zustände vorbereiten. Im Vergleich zu früheren Vorschlägen „hat die neue Ausrüstung den Photon-Kapitureprozess verbessert: Es verwendet Detektoren, die zu optischen Fasern zusammengestellt wurden, eine der wichtigsten Innovationen, um das Experiment zu vereinfachen, was die Ausrichtung des Systems erleichtert und die Effizienz der Erkennung erhöht. Daher kann eine vollständige Messung der Glockenungleichheiten während einer praktischen Laborsitzung (zwischen ein und zwei Stunden) durchgeführt werden „, sagen Sie Juliá und Duocastella.
Die Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Manipulation des Quantenzustands von Photonen und die Erreichung von Verwicklungszuständen mit hoher Flüchtling und erhebliche Verstöße gegen Glockenungleichheiten. Außerdem werden die Elemente des Systems in den aktuellen Quantentechnologien häufig eingesetzt, was den Kontakt der Schüler mit fortgeschrittener Instrumentierung erleichtert.
Diese Innovation, die bereits in Bachelor- und Master -Abschlusskursen angewendet wurde, hat von allen Studenten sehr positives Feedback erhalten. Im Bachelor -Abschluss in Physik können experimentelle Demonstrationen durchgeführt werden, um das Thema klassischer und quanteninformierter Theorie und Quantenmechanik zu ergänzen. Im Master -Gradkurs ist es eines der vier Experimente im Advanced Quantenlabor des Master -Abschlusses in Quantenwissenschaft und -technologien.
Diese Studie wurde sowohl vom spanischen Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Universitäten als auch von den EU -Fonds der nächsten Generation der Europäischen Union erhalten.
