Optische Quantentechnologien

Optische Quantentechnologien

Referent: Markus Gräfe; Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik

Alter der Teilnehmer: ab Klasse 10

Kurzbeschreibung:

Seit der zweiten Quantenrevolution führte die zunehmende Ausbeutung von Quantenzuständen zu vielen anspruchsvollen und neuartigen Anwendungen. Die frühere, hauptsächlich akademische Forschung wird mehr und mehr in reale Quantentechnologie überführt, die bereit ist, praktischen Aufgaben zu dienen. Heute ist der Quantencomputer in greifbare Nähe gerückt, die satellitengestützte Quantenkommunikation hat bereits begonnen, und auch der Bereich der Sensorik und Bildgebung wurde revolutioniert. Nichtklassische Lichtzustände versprechen eine Phasensensitivität, die über jedes klassische und Superauflösungsvermögen hinausgeht. Darüber hinaus ist auf der Grundlage von Quantenkorrelationen, die im Herzen der Quantenmechanik wurzeln, die Abbildung von Proben mit Photonen möglich, die noch nie mit dem Objekt in Wechselwirkung getreten sind.
Der Vortrag gibt einen Überblick über die photonenbasierte Quantentechnologie mit besonderem Schwerpunkt auf der quantenverbesserten Bildgebung.

Benötigte Vorkenntnisse:

Künstliche Intelligenz in einem klassischen Industrie-unternehmen

Künstliche Intelligenz in einem klassischen Industrie-unternehmen

Zeit: Do, 14:00-14:45 Uhr

Referent: Frederik Franz, Fa. Hübner

Alter der Teilnehmer: ab 9. Klasse

Kurzbeschreibung: Ich möchte ganz kurz auf ein paar Grundlagen zu künstlichen neuronalen Netzen aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz eingehen und aufzeigen, wo sich das Potential dieser Technologie in einem Industrieunternehmen ausschöpfen lässt. Dazu möchte ich auf Beispielanwendungen wie Predictive Maintenance oder die Rolle von künstlichen neuronalen Netzen in der Bilderkennung und sich daraus ableitende Anwendungen eingehen. Hier wäre z.B. die automatisierte Erkennung von einer fehlerhaften Baugruppe oder ähnlichem im Produktionsprozess zu nennen.

Benötigte Vorkenntnisse: Keine

Einführungskurs Quantenmechanik

Zeit: Do & Fr, 14:00-14:45 Uhr

Referent: KP Haupt, SFN

Alter der Teilnehmer: ab Einführungsphase

Kurzbeschreibung:

Wir Menschen orientieren uns in unserer Welt, in dem wir Orte bezeichnen. Dazu haben wir Koordinatensysteme erfunden. Mit denen können wir Pfeile beschreiben, die uns eine Orientierung im Raum ermöglichen.
Auch in d er Quantenmechanik gibt es Koordinatensystem und Pfeile, nur trägt man an den Achsen Eigenschaften auf (z.B.Drehrichtungen, Farben, Massen oder anderes). Wir Menschen mit unseren Ortsbezeichnungen kommen da nicht vor. Die Quantenmechaniker haben ihre eigenen Räume. Ihre Pfeile leben im Hilbertraum.
Aber mit einfachem Zeichnen von Pfeilen können wir verstehen, wie Eigenschaften in der Quantenwelt entstehen und Messungen funktionieren.Dies ist ein Vortrag über die Mathematik der Quantenmechanik, bei dem man nicht mehr Mathematik können muss, als man in der 8 oder 9. Klasse gelernt hat.Wer Kräfte addieren kann, der/die kann auch Quantenmechanik verstehen.Der erste kurze Vortrag führt das ein und am Freitag zeigen wir wie daraus die einzig logische Konsequenz folgt: die Beschreibung der Welt durch Zahlenschemata. Das hat Heisenberg erkannt und dann hat man ihm mitgeteilt, dass seine Zahlenschemata die in der Mathematik bekannten Matrizen sind.So wenig wie Heisenberg etwas über Matrizen wissen musste, müsst ihr es auch nicht.

Benötigte Vorkenntnisse: Keine

Verschiedenes: Präsenzangebot nach vorheriger Anmeldung

Einstieg in die Programmierung eines „Arduino Nano“  – Fällt leider aus!

Einstieg in die Programmierung eines „Arduino Nano“ – Fällt leider aus!

Zeit: Di, Do, Fr ab 15:15 bis 17:15 Uhr

Referent: Andreas Scheel, Uni Kassel FB16

Alter der Teilnehmer: ab 8. Klasse

Kurzbeschreibung: Wir programmieren mit Hilfe des „Arduino Nano“ Bausteins kleine elektronische Schaltungen, messen Abstände und bauen einen Radar. Benötigte Vorkenntnisse: Vorkenntnisse nicht notwendig, „C“- Kenntnisse sind von Vorteil.

Verschiedenes: Mehrtägiger Workshop; Voraussetzung ist ein Computer mit einem USB-Anschluss. Darauf sollte das Programm: https://www.arduino.cc/en/Main/Software installiert sein.

Verschiedenes: Präsenzangebot nach vorheriger Anmeldung (Bei Online-Teilnahme können Materialien vorher im SFN angefordert/abgeholt werden)

Das Monash Simple Climate Model – eine Einführung in ein einfaches Klimamodell

Das Monash Simple Climate Model – eine Einführung in ein einfaches Klimamodell

Zeit: Mo&Do, 14:00-16:00 Uhr

Referent: Dr. Dieter Kasang, Deutsches Klimarechenzentrum (DKRZ)

Alter der Teilnehmer: Sek II

Kurzbeschreibung: Die Schülerinnen und Schüler lernen, Experimente mit dem einfachen Klimamodell MSCM durchzuführen. Als Einstieg soll die Erde in einen Planeten aus dem Film „Krieg der Sterne“ umgewandelt werden. Anschließend wird ein Experiment zum Verständnis des Klimasystems durchgeführt, bei dem es um die Rolle von Eis und Schnee im Klimasystem geht. Abschließend wird in einem Experiment gezeigt, wie sich das Klima der Erde nach verschiedenen CO2-Emissions-Szenarien verändert. Für die regionalen Unterschiede werden Erklärungen gesucht.

Benötigte Vorkenntnisse: Kentnisse über das Klimasystem sind hilfreich, aber nicht unbedingt notwendig.

Verschiedenes: Montag findet Teil 1 statt, Donnerstag Teil 2; die Veranstaltungen bauen aufeinander auf!

Technische Voraussetzungen und Arbeitsmaterialien:

1. Internetzugang mit Zugriff auf die Webseite des MSCM: http://mscm.dkrz.de/

2. Arbeitsblätter (werden von mir gestellt), die als Ausdruck oder auf dem Computer ausgefüllt werden können.

3. Die Ergebnisse auf den ABs müssen für mich sichtbar gemacht werden können.

Quantenphysik zum Anfassen

Quantenphysik zum Anfassen

Zeit: Mo bis Fr, jeweils ab 14:00-18:30 Uhr

Referent: Nico Klein, qutools

Alter der Teilnehmer: ab Klasse 7

Kurzbeschreibung: Die Quantenphysik wird auch heute noch oft als schwierig zu verstehen und kontraintuitiv bezeichnet. Dabei muss es nicht so sein: Mit dem Quantenkoffer wird selbstständiges Experimentieren an verschränkten Photonenpaaren für jeden möglich, so dass auch schwierige quantenphysikalische Zusammenhänge erfahr- und untersuchbar werden!

Eine voll motorisierte Photonenquelle und hochsensible Einzelphotonendetektoren mitsamt Auswerteelektronik sind im Boden des Koffers untergebracht und bilden den Anfang und das Ende einer Vielzahl von Experimenten, die auf dem großen Spielbrett mit optischen Spielsteinen selbst aufgebaut werden können.

Dabei kann unter anderem das Phänomen der Verschränkung grafisch sichtbar gemacht und die Wellen- und Teilchennatur der Photonen im Michelson Interferometer untersucht werden.

Welche Quantenphänomene können mit dem Quantenkoffer sonst noch untersucht werden? Welche philosophischen Implikationen werden durch die neuen Erkenntnisse der Quantentheorie erzeugt? Wie können die einzigartigen Eigenschaften von einzelnen Quanten oder verschränkten Quantensystemen genutzt werden?

In unserem „Quantenphysik zum Anfassen“ Workshop werden wir verschiedene Experimente zur Quantenphysik live aufbauen und durchführen und stellen uns diesen und allen anderen Fragen zur Quantenphysik!

Benötigte Vorkenntnisse: Keine

Verschiedenes: Workshop und Webinar, Präsenzangebot nach vorheriger Anmeldung