Den unge Max Planck (ca 1900) Kvantehistorier fra Mikroverdenen Planck presenterte sitt kvantiseringspostulat 14. Desember 1900 E=h virkningskvant h = 2, kg m/sec

Ultraviolett-Katastrofe fra klassisk Termodynamikk (Rayleigh-Jeans Strålingsansatz for Svart legeme) Max Planck‘s løsning kvanteeffekter

Werner HeisenbergErwin Schrödinger Uskarphetsrelasjonen: x p - p x = ih  x  p  h/2 Bølgefunksjonen:  (x,t)

Materiens bølgeegenskaper Bølgefunksjonen  (x,t) Sannsynlighetstolkning W(x,t) = |  (x,t)| 2

Gjennomgang av en høgfrekvent lysbølge (THz) gjennom en enkeltspalt Interferens via en enkeltspalt Fotoner (Lysbølger) har bølgeegenskaper

W 1 + W 2 = W 12 |  1 +  2 | 2 = W 12 Kvantemekanikk: Interferens av partikkelstråler (Elektroner) ved en Doppelspalt  fase-koherens Klassisk fysikk: Spredning av billiardkuler ved en dobbelspalt  inkoherent sum av sannsynlighetstettheter Kvanteinterferens og koherens

Kvanteteori og sannsynligheter Klassisk fysikk: W(x,t) = 1/v(x,t) 2 partikler: W 12 = W 1 (x 1,t 1 ) + W 2 (x 2,t 2 ) Addisjon av sannsynligheter Kvantemekanikk: W(x,t) = |  (x,t)| 2 2 partikler: W 12 = |  1 (x 1,t 1 )+  2 (x 2,t 2 )| 2 Addition av tilstander, Interferens : W 12 = W 1 + W 2 + I 12 Kvantemekanisk tosidighet (dualisme): Partikler er bølger og bølger er partikler E=mc 2 =h --- Materiebølge:  c = c/  = h/mc:  c (Elektron): 2, m = 0,0024 nm  c (Menneske): m

Partikkel eller bølge? Interferens av lysbølger (fotoner) ved dobbelspalt

Materiebølger ved dobbelspalt Partikler er bølger! Bølger er partikler! Interferens av materiebølger via dobbelspalt

Hvorsomhelst og ingensteds Uskarpe kvanter! Bølgefunksjonen  (x,t) Sannsynlighetstolkning W(x,t) = |  (x,t)| 2

Frihet for alle kvanter! Kvante-Tunneleffekt: Kvantepartikler kan trenge gjennom vegger!

Elektroner beveger seg i ellipseforma baner rundt atomkjerner - som jorda rundt sola - Bohrs atommodell: Atomer i klassisk fysikk Eksperiment:

Nils Bohr og Alfred Sommerfeld: velordna kvantesprang i atomer Bohr/Sommerfeld Atommodell: sirkelforma Elektron-orbitaler n c  n h diskrete Linjer i spekteret (Energier)

Kvantestrukturen til atomer Bohr Sommerfeld Heisenberg Schrödinger

Kvanteskyer i atomer Et elektrons sannsynlighetstetthet i hydrogenatomet (H) W(x,y,z)=|  (x,y,z)| 2 (Max Born, ~1930)

Kvantemekaniske atomtilstander W(x,y,z,t)=|  (x,y,z,t)| 2

Quanten-Energiebänder in einem Festkörper Elektron energibånd i en halvleder Elektron-kvante energibånd i Faste stoffer Uten kvantemekanikk ikke Elektronikk!

På veg mot kvantedatamskinen Forminsking av kretslementer 1975 til.....

Eksperimentelle kvantepunkter (Quantum Dots) Størrelse: 20 nm = m =0, m Kvante- Mekanikk Nano-fysikk og Nano-Mekanikk

Kvante-skriving og -lesing med (Atomic Force Microscope - AFM) Kvante-Nano-Mekanikk Neste lagringsmedier: 1000 ganger kapasiteten til en CD-ROM med Tera-Bit = 1000 Giga-Bit

Kvante-entanglement: Entangled kvante-(EPR)-tilstander: Elektronene taper sin identitet Korrelasjoner over store avstander Einstein-Podolski-Rosen Paradoks

Kvante-Kryptering Kommunikasjon via et EPR-par! Avlyttingssikker! Prinsipp for en „EPR-Maskin“

Kvante- Teleportasjon „Beam me up, Scotty...“ Teleportasjons skisse Teleportasjons - Eksperiment (Zeilinger, Innsbruck/Wien)