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Shimadzu präsentiert in Zusammenarbeit mit Professor Shigeki Takeuchi und seiner Forschungsgruppe an der Graduate School of Engineering der Universität Kyoto auf der Expo 2025 in Osaka, Kansai, Japan (Expo 2025) Konzeptmodelle zukünftiger Sensortechnologien auf Basis der Quanten-Infrarotspektroskopie. Die Ausstellung mit dem Titel „Die wunderbare Natur der Photonen und photonische Quantensensorik“ ist Teil des Projekts „Entangle Moment: [Quanten, Erde und Universum] × Kunst“ (Förderer: Kabinettsbüro des Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie). Die Ausstellung findet vom 14. bis 20. August statt. Die faszinierenden, mit Photonen verbundenen Phänomene, die vor Ort erlebbar sind, werden von Mitsuko erklärt, einer fiktiven Figur, die auf Mitsuko Namino basiert. Diese Figur tauchte erstmals in dem Essay „The Trial of the ^Photon“ von Professor Shinichiro Tomonaga auf.

Mitsuko, eine Figur aus der Ausstellung

Dies ist die erste öffentliche Ausstellung dieser Art in Japan, die Besuchern die faszinierende Welt der Quantenverschränkung ^*² anhand dreier Geräte, die mit quantenverschränkten Photonenpaaren arbeiten, näherbringt. Im Mittelpunkt der Ausstellung stehen das Verhalten einzelner Quantenteilchen wie Elektronen und Photonen sowie die Quantentechnologie, die durch die Kontrolle der Wechselwirkungen zwischen mehreren Quantenteilchen (Quantenverschränkung) die Grenzen konventioneller Technologien überwindet. Seit 2018 forscht Shimadzu im Rahmen des „Quantum Leap Flagship Program“ (Q-LEAP) des japanischen Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (MEXT) mit Professor Takeuchi und seiner Arbeitsgruppe an Quantensensoren, die auf quantenverschränkten Photonen basieren. Diese Forschung nutzt Quanteninterferenz bei der Erzeugung quantenverschränkter Photonenpaare, um mit nur einer sichtbaren Lichtquelle und einem Detektor Quanten-Infrarot-Absorptionsspektroskopie im Infrarotbereich durchzuführen. Die praktische Anwendung dieser Technologie ermöglicht die Unterscheidung und Identifizierung verschiedenster Substanzen mithilfe kompakter und leistungsstarker Quanten-Infrarotspektrometer für Anwendungen in Medizin, Sicherheit und Umweltschutz. Die Hauptaufgabe von Shimadzu besteht in der Herstellung optischer Elemente, die zur Erzeugung verschränkter Photonenpaare im sichtbaren und infraroten Lichtbereich aus Lichtquellen verwendet werden.

• *1: Dieser Aufsatz wurde 1949 von Professor Shinichiro Tomonaga verfasst. In diesem Gerichtsdrama wird die Behauptung der Angeklagten Mitsuko Namino, sie sei gleichzeitig durch zwei Fenster gesehen worden, mithilfe der Quantenmechanik überprüft. Er ist in zahlreichen Publikationen aufgeführt, darunter „Die quantenmechanische Welt“ (Misuzu Shobo, Ltd.).
• *2:Wenn zwei oder mehr korrelierte Zustände in Quantenüberlagerung zwischen zwei verschiedenen Systemen vorliegen (d. h., es sind mehrere Quantenzustände gleichzeitig möglich).

Ausstellungsübersicht

Aufbau der Ausstellung

Zone 1 Prolog

In einem Video legt Mitsuko den Grundstein, indem sie das Photon als kleinste Einheit des Lichts beschreibt. Sie erläutert die Eigenschaften solcher Photonen sowie den Begriff des verschränkten Lichts.

Zone-2-Experiment! Die seltsame Welt der Zwillingsphotonen

Die Ausstellung präsentiert drei hochmoderne experimentelle Instrumente, die von Forschern der Universität Kyoto entwickelt wurden und die photonische Quantenverschränkung veranschaulichen. Sie ermöglichen es den Besuchern, diese faszinierenden Phänomene selbst zu erleben.

Zone 3 Auf geht's! Eine Zukunft, verändert durch Photonenpaare

Diese interaktive Ausstellung beschreibt die photonische Quantensensorik, die mithilfe von quantenverschränktem Licht die Grenzen herkömmlicher Technologien überwindet. Sie vermittelt eine Vorstellung davon, wie sich unsere Alltagswelt dadurch verändern könnte.

Epilog: Die Zukunft der photonischen Quantensensorik

Diese Ausstellung beleuchtet die Verbindung zwischen der Entwicklung der Quantenmechanik und der Universität Kyoto anhand einer Chronologie ab dem Jahr 1900. Gleichzeitig beschreibt sie die photonische Quantensensorik, die mit quantenverschränktem Licht arbeitet, sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen. Auch Initiativen des von der Universität Kyoto ins Leben gerufenen Photonic Quantum Sensing Social Implementation Consortium werden vorgestellt.

 

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