Eine Reise in die Welt der Quanten © 2024 by Julia Thurner-Irmler ist lizensiert unter CC BY-NC-SA 4.0 .
In dieser Fantasiereise werden Leserinnen und Leser erzählerisch an die Quantenphänomene Superposition und Verschränkung herangeführt.
- Die Reise als interaktive Präsentation: https://view.genial.ly/65faa7862e1c1700137dbbd2
- Die Reise als Hörbuch (mit KI-generierter Stimme):
Eine Version der Fantasiereise für Kinder finden Sie hier.
Eine Reise in die Welt der Quanten
Mia sitzt in der U-Bahn auf dem Weg nach Hause und ist in ihr Smartphone vertieft. In ihrer Hausaufgabe für den Physikunterricht geht es um die Welt der Quanten, jedoch hat sie das Thema in der Schule heute nicht so recht verstanden. Während sie durch Webseiten und YouTube-Videos hüpft, wird sie immer frustrierter über die Komplexität. Mia seufzt, bis plötzlich eine mysteriöse Stimme aus ihrem Handy ertönt „Verstehst du die Welt der Quanten nicht?” Mia erschrickt und fragt sich, wer da spricht. Doch im U-Bahn-Wagen ist niemand zu sehen. “Komm zu mir, ich zeig sie dir!” sagt die Stimme.
Mit einem leuchtenden Blitz aus dem Handy wird die Welt um Mia herum surreal. Alles beginnt sich zu drehen, ihr wird schwindlig, und sie schließt die Augen. Als sie die Augen wieder öffnet, findet sie sich nicht mehr in der U-Bahn, sondern in einer faszinierenden Welt voll glitzernder Teilchen.
Ein leuchtendes Photon, ein sogenanntes Lichtquant, taucht vor ihrem Gesicht auf: “Du bist nun in der faszinierenden Welt der Quanten“. Mia erfährt, dass Photonen wie der kleine Quant und seine Freunde das Licht bilden, und dass sie Teilchen sind, die eine winzige Einheit in der Physik repräsentieren.
„Schau dir mal diese Teilchen an.“ Der Quant beginnt sofort, Mia die erstaunlichen Phänomene der Quantenphysik zu zeigen. „Diese Teilchen rotieren gleichzeitig in verschiedene Richtungen, also nach rechts und links!“ sagt der Quant. Mia schaut verwirrt und kann es nur schwer begreifen. Der kleine Quant fährt geduldig fort: “Hier können Teilchen nicht nur eine bestimmte Bewegung ausführen, sondern eine Mischung von Bewegungen. Das nennt man Superposition! Sie können sozusagen in mehreren Zuständen gleichzeitig sein. Und das Spannende ist: Man weiß nicht, welchen Zustand, also in welche Richtung sich das Teilchen dreht – bis man das genau anschaut, bzw. eine Messung durchführt! Und dann ist es auch abhängig von der Messmethode – je nachdem kann ich, ein Photon, zum Beispiel ein Teilchen sein, oder…“ – der kleine Quant hüpft einmal – „eine Welle!“
Mia ist begeistert – zwei Zustände gleichzeitig? Doch zum Nachdenken, ob es das auch in ihrer Welt gibt, bleibt keine Zeit, weil der kleine Quant sich schon weiterbewegt. „Ein weiteres faszinierendes Konzept ist die Verschränkung!“ Der Quant zeigt Mia zwei glitzernde Teilchen, die miteinander verbunden sind. „Wenn sich eines der Teilchen nach rechts dreht, dreht sich das andere automatisch nach links, und umgekehrt“, erklärt der Quant. “Diese Teilchen kommunizieren miteinander, auch wenn sie räumlich voneinander getrennt sind. Sie sind also verschränkt!”
„Beeindruckend!“, denkt Mia – und wird dann aber nachdenklich. “Warum gibt es überhaupt diese Quantenwelt und warum müssen wir sie verstehen?” Der kleine Photon überlegt kurz und erklärt: “Alles in unserer Welt besteht aus sehr kleinen Teilchen, wie Atomen. Die Quanten sind sozusagen die geheimen Regeln, nach denen sich diese kleinen Teilchen verhalten. Um zu verstehen, warum sie sich so verhalten, wie sie es tun, brauchen wir mehr Wissen über die Welt der Quanten.”
Mia nickt verständnisvoll und erkennt die praktischen Anwendungen. “Das ist schon etwas cool! Wie können wir denn dieses Wissen nutzen?” Der Lichtquant antwortet: “Wir können es für viele Dinge verwenden, wie die Verschlüsselung von Nachrichten oder die Entwicklung von Quantencomputern. Diese sind leistungsstärker als normale Computer, weil die Teilchen gleichzeitig verschiedene Zustände annehmen können und dadurch mehrere Aufgaben gleichzeitig lösen können.” „Also eine Superposition!“, ruft Mia! „Du hast es verstanden!“, jubelt der Lichtquant.
Und auf einmal dreht sich wieder alles und dieses Schwindelgefühl von vorhin setzt erneut ein.
In der U-Bahn angekommen, wirft Mia einen prüfenden Blick um sich. „Hat das jemand gerade mitbekommen?“, fragt sie sich. Noch immer tief in Gedanken bemerkt sie lächelnd einen sehr, sehr kleinen leuchtenden Punkt auf ihrem Smartphone. Sie sinkt in ihren Sitz zurück und kann es immer noch nicht fassen, was gerade passiert ist. Die Welt der Quanten, die ihr eben noch surreal und unerklärlich erschien, beginnt nun langsam einen Sinn zu ergeben.
Text: Julia Thurner-Irmler, Universität Augsburg
Illustrationen: Leonie Schöberl, Universität Augsburg
