Kanonisches Alltagsbeispiel für eine Technologie, die nicht funktionieren könnte, ohne dass Menschen QM in Analogie zur Anwendung von GR in GPS beherrschen?

Wie sieht es mit diagnostischen Methoden in der modernen Medizin aus?

Kernspinresonanz (NMR) - ohne Quantenmechanik wäre es nicht einmal sinnvoll, darüber zu sprechen, weil sie auf dem quantenmechanischen Konzept des Spins beruht

Positronen-Emissions-Tomographie – hey, der Name ist Programm, man wendet nicht nur die Quantenmechanik an, sondern man hat eine direkte Anwendung von Antimaterie

Röntgenscanning , Szintigraphie und viele, viele mehr... Die Nuklearmedizin ist voll von direkten Anwendungen der Kern-, Teilchen- und Quantenphysik... Es ist sogar üblich, Teilchenbeschleuniger in onkologischen Abteilungen für die Krebstherapie zu finden! Und was ist für einen gewöhnlichen Laien eine bessere Anwendung als „Krebs heilen“?

Im Internet findest du sicher viele Beispiele aus der Medizin :)

Die erste gemeinsame Anwendung, die mir einfällt, wäre definitiv die LED. Von da an alles, was auch nur ansatzweise mit einem Halbleiter zu tun hat. Darüber hinaus wird heutzutage jede chemische Reaktivität im Sinne der Quantenmechanik verstanden.

Die Quantentheorie ist so in das tägliche Leben integriert, dass es den meisten Menschen meiner Meinung nach sehr schwer fallen würde, sich eine Welt vorzustellen, in der wir die Quantenmechanik nie entwickelt hätten.

Erstens würden wir ohne die Quantenphysik das Verhalten von Materialien wahrscheinlich nicht gut genug verstehen, um moderne Halbleiter erfunden zu haben. Keine moderne Elektronik. Keine Computer. Kein Internet. Keine Videospiele. Kein Dotcom-Boom. Kein Facebook. Keine Massenkommunikation per Video. (Wir hätten immer noch Transistoren, also hätten wir immer noch Radio und hochwertige Fernseher aus den 1960er Jahren.)

Ohne die Quantenmechanik hätten wir auch so etwas wie die moderne Chemie nicht entwickelt. Wir würden nicht verstehen, warum sich Elemente so verhalten, wie sie es tun. Uns würde die Grundlage für die Biochemie fehlen. Ich denke, es ist ziemlich plausibel, dass wir nichts über DNA wissen oder eine Ahnung haben, wie Proteine ​​​​funktionieren. Keine Hoffnung auf rationales Medikamentendesign. Keine Ahnung, wie Krankheiten funktionieren.

Es ist auch nicht nur die Quantenmechanik, die unsere Welt formt. Ohne die Quantenfeldtheorie hätten wir keine Ahnung von Kernphysik. Keine Atomkraftwerke. (Das sind ungefähr 10 % des weltweiten Strombudgets. Klingt nicht nach viel, aber ich glaube nicht, dass wir glücklich wären, wenn es plötzlich verschwinden würde.) Außerdem keine Atomwaffen. Vielleicht ist das eine gute Sache, aber ich denke, selbst Harry Turtledove hätte Schwierigkeiten, sich vorzustellen, wie die letzten 70 Jahre Geschichte ohne sie gewesen wären.

Um einige weitere Anwendungen aufzulisten:

• Ultrapräzise Uhren . Das präziseste wurde 2010 am NIST gebaut und basiert auf einem einzelnen Aluminiumatom (Ion) in einer Ionenfalle. Wie hier berichtet wird , würde die Uhr in etwa 3,7 Milliarden Jahren weder eine Sekunde vor- noch nachgehen. Diese Uhren haben viele Anwendungen, von der Grundlagenforschung in der Physik bis hin zu GPS- und Navigationssystemen.

• Quanten-Zufallszahlengeneratoren (siehe hier ), die jetzt verfügbar sind, haben viele Anwendungen. In der Kryptografie benötigt man eine zufällige Zahlenquelle (z. B. für die Schlüsselgenerierung). Quanten-Zufallszahlengeneratoren werden verwendet, um diese Zufallszahlen bereitzustellen, wobei die zufällige Natur der Quantenwelt genutzt wird. (viel besser als herkömmliche Pseudozufallszahlen ) Außerdem hängt die Qualität stochastischer Simulationen von der Qualität (Zufälligkeit) der verwendeten Zufallszahlen ab. (Übrigens, es gibt Online-Quanten-Zufallsbitgeneratoren, die Zufallszahlen in einem Labor durch Messen einer Quantengröße erzeugen . Siehe zum Beispiel hier und hier . Diese (zweite) Seite hat auch einige andere *lustige Sachen*!)

• Quantenkommunikation . Hat bereits Anwendungen im Nahbereich (z. B. in Australien )

Der quantenmechanische halbleiterbasierte Transistor ist das technologische Rückgrat aller modernen Computer. Das Internet läuft also von der Quantenmechanik ab.

Es ist eine Korrektur in dem Sinne, dass man keine quantenmechanischen Prinzipien braucht, um Computer oder sogar Transistoren zu bauen, aber die Halbleitertechnologie macht die Computer klein genug, um so allgegenwärtig zu sein, wie sie geworden sind.

Ich denke, die Quantentechnik des Magnetismus könnte eine angemessene Antwort auf die Frage sein.

Tatsächlich kann der mikroskopische Ursprung des beispielsweise von Eisen erzeugten Magnetfelds dank des alten mikroskopischen Modells von Ampere erklärt werden, das sich auf eine klassische makroskopische elektrodynamische Analogie stützt. Aber dieses Modell stimmt natürlich nicht ganz mit der klassischen Physik überein. Es erfordert eine Quantenerklärung. Ich habe meinen Schülern an der High School immer gesagt, dass natürlicher Magnetismus ein schönes Beispiel für ein quantitativ-normales Phänomen (schwacher Diamagnetismus) ist, während Supraleitung zum Beispiel quantastisch ist (starker Diamagnetismus)!

Um genauer über Quantentechnik zu sprechen, denke ich im Grunde an High-Tech, die es ermöglicht, Materialien im Nanomaßstab auszuwählen, zu organisieren und zu entwerfen, was Quanteneffekte impliziert.

Als gutes Beispiel für die Quantentechnik des Magnetismus möchte ich erwähnen: den Riesenmagnetowiderstand , dessen Entdeckung 2007 mit einem Nobelpreis an Albert Fert und Peter Grünberg belohnt wurde!. Diese Gesamttechnologie wurde in den Ausleseköpfen von Festplatten zum Standard und war von entscheidender Bedeutung für den sich beschleunigenden Trend der Festplattenminiaturisierung.