Photonic quantum technologies

Photonic quantum technologies

Time: Tuesday, 8:30 – 9:15 AM – ONLINE ONLY!

Speaker: Markus Gräfe, Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik

Age of the participants: from class 10

Short description: Since the second quantum revolution, the growing exploitation of quantum states led to many sophisticated and novel applications. Former, mainly academic research is more and more transferred into real-world quantum technology ready to serve practical tasks. Today, the quantum computer is within reach, satellite based quantum communication already started, and the field of sensing and imaging was revolutionized, too. Non-classical states of light promise a phase sensitivity beyond any classical and super-resolution capability. Moreover, based on quantum correlations, which are rooted in the very heart of quantum mechanics, the imaging of samples with photons that have never interacted with the object is feasible.
The presentation will give an overview on photon-based quantum technology with a particular focus on quantum-enhanced imaging.

Required knowledge/skills: English

Various: Lecture in English language

Ein molekularer Doppelspalt

Ein molekularer Doppelspalt

Zeit: Dienstag, 8:30 – 9:15 Uhr

Referent: Dr. Andreas Hans – Universität Kassel

Alter der TeilnehmerInnen: Oberstufe

Kurzbeschreibung:

Wie in kaum einem anderen Experiment offenbaren sich die faszinierenden Eigenschaften von Quantenobjekten im Doppelspaltversuch. Die scheinbare Fähigkeit, zwei Wege gleichzeitig zu nehmen, resultiert in so genannten Interenzeffekten – charakteristisch für die Quantenphysik. Das Prinzip des Doppelspaltes lässt sich auf andere Experimente übertragen, immer dann, wenn unklar ist, welchen Weg ein Quantenobjekt genommen hat. So kann man als Extremfall einen Doppelspalt konstruieren, der nur aus einem einzigen Molekül besteht, und damit faszinierende Einblicke in unvorstellbare Zeit- und Längenskalen bekommen.

Benötigte Vorkenntnisse: Physik der Mittelstufe

Optische Quantentechnologien

Optische Quantentechnologien

Zeit: Montag, 11:00-11:45 Uhr – NUR ONLINE

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:

„Wie wir Elektronen beim Springen und Schwingen zusehen“ – Spektroskopische Methoden der Analytik

„Wie wir Elektronen beim Springen und Schwingen zusehen“ – Spektroskopische Methoden der Analytik

Zeit: Montag, 8:30 – 9:15 Uhr – NUR ONLINE

Referent: Prof. Dr. David-Samuel Di Fuccia

Alter der TeilnehmerInnen: Oberstufe

Kurzbeschreibung: Atome und Moleküle entziehen sich unserer direkten Beobachtung. Um etwas über ihre Struktur und ihren Aufbau zu lernen, sind wir auf indirekte Methoden angewiesen. Eine ganze Gruppe von solchen indirekten Verfahren beruht darauf, dass Materie mit elektromagnetischer Strahlung (also Licht im weitesten Sinne) wechselwirkt. Sehr oft sind dabei die Elektronen der Teil der Materie, der die für uns wichtigen Effekte verursacht. In diesem Beitrag werden einige der Beziehungen zwischen elektromagnetischer Strahlung und Elektronen angesprochen und es wird aufgezeigt, wie man sich diese Wechselwirkungen analytisch-technisch zu Nutze machen kann. Die so zugänglichen Methoden kommen z.B. beim Nachweis von Umweltgiften oder in der Forensik zum Einsatz.

Benötigte Vorkenntnisse: Grundkenntnisse der Chemie, Periodensystem, kovalente Bindung