Quantentechnologien
Die Grundlagen der Quantenphysik wurden in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelt. Zu diesen frühen Entdeckungen zählen u.a. die Quantelung des Lichts, die Unschärferelation und der Welle-Teilchen Dualismus. Weitere Erkentnisse aus der Quantenmechanik sind der Tunneleffekt von Elektronen und der Riesenmagnetowiderstand (GMR). Der GMR-Effekt kann in Leseköpfen von HDD-Festplatten genutzt werden. In der Medizintechnik werden Spineigenschaften von Atomkernen angewandt um Bilder aus dem Inneren eines Körpers zu erzeugen. Außerdem stellt Quantenphysik die Grundlage der Halbleitertechnik da.
Diese Technologien beruhen auf den quantenmechanischen Eigenschaften von einer Vielzahl von Quantenteilchen wie z.B. den Elektronen. Dies wird auch als erste Quantenrevolution bezeichnet.
Die gezielte Manipulation, Messung und Kontrolle einzelner Quantenteilchen hingegen ist Gegenstand der sogenannten zweiten Quantenrevolution. Dies eröffnet Anwendungen für quantenmechanischen Phänomenen wie der Quantenverschränkung und der Quantenteleportation. Eines der bedeutendsten Themengebiete dieser Revolution, welches Thema aktueller Forschung und Entwicklung ist, ist der Quantencomputer. Seine Rechenleistung könnte für bestimmte Aufgaben die von derzeit verwendeten Supercomputern bei weitem übersteigen. Dies könnte z.B. genauere Wettervorhersagen ermöglichen, das Entschlüsseln großer Molekülstrukturen erleichtert aber auch bisher verwendete kryptographische Verfahren unsicher machen. Das No-Cloning Theorem ist ein weiteres Quantenphänomen, das u.a. zur Realisierung von abhörsicheren verschlüsselten Verbindungen verwendet werden kann.
