Vul het interesseformulier in om aan te geven dat je geïnteresseerd bent, of neem contact op via het forum!

Aanmelden Registreer je voor toegang tot de workshops Interesse?

 

Quantum lab

ONDERZOEKSVRAGEN EN EXPERIMENTEN QUANTUM

In het QuantumLab bij het Science Centre kunnen onder begeleiding Quantum experimenten worden uitgevoerd, als onderdeel van je PWS. Dit kan voor het vak natuurkunde, maar ook voor wiskunde of informatica zijn er mogelijkheden, voor zowel vwo- als havoleerlingen.
Ben je geïnteresseerd in één van de volgende onderwerpen dan ben je hier op het juiste adres:

• Quantum Superpositie en Verstrengeling,
• Quantum Computers,
• Quantum Cryptografie,
• Quantum Internet,
• Quantum Teleportatie,
• Quantum Sensors en Toepassingen,
• Ontdekkingen van Quantummechanica,
• Schaduwzijde of gevaren van Quantum ontwikkeling.
• Jouw onderwerp!

 
Bij deze onderwerpen passen verschillende experimenten, in de tabel hierna is een suggestie weergegeven.
De experimenten zelf zijn hieronder te vinden, samen met mogelijke onderzoeksvragen.

Onderwerp	Experiment
Quantum Superpositie en Verstrengeling	A, B, J
Quantum Computers	C, D, G
Quantum Cryptografie	A, B, J
Quantum Internet	E, G
Quantum Teleportatie	E, I
Quantum Sensors en Toepassingen	C, D, K, L
Ontdekkingen van de Quantummechanica	A, F
Schaduwzijde van Quantum ontwikkeling	A, J

 

A. Michelson interferometer en de Bombproof

• Hoe kan de Michelson-interferometer worden gebruikt om de golf-eigenschappen van licht te onderzoeken, en wat zijn de implicaties hiervan voor het begrijpen van de natuurkundige concepten zoals relativiteit en kwantummechanica?
• Hoe illustreert het Elitzur-Vaidman-bomdetector-experiment (Bombproof) de concepten van kwantummechanische interferentie en kwantumtoestanden, en wat is de rol van de Michelson-interferometer in dit experiment?
• Hoe kunnen de principes van de Michelson-interferometer en de kwantummechanica, zoals geïllustreerd door het Bombproof-experiment, bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals kwantumcryptografie en kwantumsensoren?<\li>

 

B. Mach-Zehnder interferometer en de QuantumEraser

• Hoe demonstreert de Mach-Zehnder-interferometer de principes van kwantumsuperpositie en kwantuminterferentie?
• Wat onthult het quantum-eraser-experiment over de rol van waarneming in de kwantummechanica, en hoe helpt de Mach-Zehnder-interferometer om deze inzichten te verifiëren?
• Welke rol speelt de Mach-Zehnder-interferometer in kwantuminformatieprocessen, zoals kwantumcryptografie en kwantumcomputers, en hoe worden de principes van quantummechanica hierin toegepast?<\li>

 

C. Diamant NV center experiment

• Hoe kunnen de kwantummechanische eigenschappen van een NV-center in diamant worden gebruikt om kwantumverstrengeling te demonstreren, en wat zijn de implicaties hiervan voor kwantuminformatie en -computatie?
• Hoe kan een NV-center in diamant worden gebruikt als een gevoelige magnetometer, en wat zijn de toepassingen hiervan in bijvoorbeeld nanotechnologie en biomedische wetenschappen?
• Hoe kan het Zeemaneffect worden gebruikt om de magnetische eigenschappen van een NV-center in diamant te onderzoeken, en wat zijn de implicaties hiervan voor de ontwikkeling van ultra precieze kwantumsensoren?
• Hoe maak je een Qubit?

 

D. Quantum conductantie / geleiding

• Hoe manifesteert quantumconductantie zich in nanostructuren zoals kwantumdraden en kwantumpunten, en wat zijn de implicaties hiervan voor het transport van elektrische lading op nanoschaal? Bijvoorbeeld in een computerchip?
• Welke rol spelen temperatuur en materiaalkeuze in het waarnemen van quantumconductantie in een experiment, en hoe beïnvloeden deze factoren de nauwkeurigheid van de resultaten?
• Wat is quantumconductantie en hoe kan het worden gebruikt om de fundamentele eigenschappen van topologische isolatoren te onderzoeken, en wat betekent dit voor toekomstige toepassingen in kwantumcomputers en spintronica?

 

E. Dubbelspleetexperiment en single-foton-interferentie

• Hoe demonstreert het dubbelspleetexperiment met losse fotonen de dualiteit van licht als zowel een golf als een deeltje?
• Welke rol speelt kwantummechanische onzekerheid in de uitkomsten van het dubbelspleetexperiment bij gebruik van losse fotonen?
• Hoe verandert het interferentiepatroon van het dubbelspleetexperiment met single-foton interferentie als de experimentele opstelling (zoals spleetafstand of golflengte van het licht) wordt aangepast?

 

F. Frank en Hertz

• Hoe bevestigt het experiment van Franck en Hertz het bestaan van discrete energieniveaus in atomen?
• Wat is het belang van het Franck-Hertz-experiment in de historische context van de ontwikkeling van de kwantummechanica?
• Hoe beïnvloeden experimentele omstandigheden, zoals druk en temperatuur, de uitkomsten van het Franck-Hertz-experiment?

 

G. Hanbury, Brown en Twiss (Bestaan losse fotonen?)

• Hoe bevestigt het experiment van Hanbury, Brown en Twiss het bestaan van losse fotonen/ single-fotons?
• Wat is het verschil in uitkomsten van het Hanbury, Brown en Twiss-experiment bij gebruik van klassieke versus kwantummechanische lichtbronnen, en wat zegt dit over de aard van licht?
• Hoe kan worden aangetoond dat laserlicht uit losse fotonen bestaat?
• Hoe kan een LED worden gebruikt als een bron van losse fotonen?

 

H. Polariatie, Wet van Malus en Quantum

• Hoe kan de Wet van Malus worden gebruikt om de intensiteit van gepolariseerd licht te voorspellen, en hoe sluit dit aan bij de klassieke en kwantummechanische beschrijvingen van licht?
• Hoe kunnen polarisatie-experimenten, zoals het testen van de Wet van Malus, inzicht geven in kwantummechanische concepten zoals superpositie en kwantumtoestanden?
• Welke rol speelt polarisatie in kwantummechanische experimenten zoals Bell’s ongelijkheid, en hoe kan de Wet van Malus worden toegepast om deze experimenten te begrijpen?

 

I. Tunnelen

• Hoe kan het kwantumtunneleffect worden waargenomen met behulp van fotonen en hoe verhoudt deze observatie zich tot de theoretische voorspellingen van tunnelen in kwantummechanica?

 

J. Quantumcryptografie en Alice, Bob en Eve

• Hoe kan het BB84-protocol, dat wordt toegepast in een kwantumcryptografie-experiment met Alice, Bob en Eve, worden gebruikt om de beveiliging van communicatie te waarborgen, en hoe kunnen eventuele aanvallen door Eve worden gedetecteerd en voorkomen?
• Welke rol speelt kwantumverstrengeling in het verbeteren van de veiligheid van kwantumcryptografie-experimenten, en hoe kunnen de metingen van Alice en Bob worden geanalyseerd om de aanwezigheid van verstrengeling en de effectiviteit van de beveiliging te verifiëren?
• Hoe beïnvloeden praktische factoren zoals imperfecties in de kwantumtoestanden, detectoronzekerheden en ruis de effectiviteit van een kwantumcryptografie-experiment, en welke technieken kunnen worden toegepast om deze effecten te minimaliseren in het scenario van Alice, Bob en Eve?

 

K. Spectrometer:

• Hoe kan met een spectrometer het spectrum worden geanalyseerd van verschillende gassen?
• Hoe werken verschillende spectrometers en wat is hun functie?
• Hoe kun je met een spectrometer nauwkeurig de discrete energieniveaus in atomen aantonen?
• Hoe kun je met een spectrometer quantumdots onderzoeken?
• Hoe kun je het Noorderlicht of een regenboog verklaren?

 

L. AFM (Atomic Force Microscope):

• Hoe kan het gebruik van verschillende scanmethoden en -technieken binnen een Atomic Force Microscope (AFM) worden geoptimaliseerd voor het verkrijgen van hoge-resolutie beelden van nanostructuren, en hoe verhouden deze methoden zich tot de theoretische modellen van AFM?
• Welke rol speelt de keuze van de AFM-sonde in de precisie en kwaliteit van de metingen, en hoe kunnen verschillende soorten AFM-sensoren en -tips worden gemodelleerd om de meest accurate gegevens te verkrijgen voor specifieke toepassingen?
• Hoe kunnen simulatiemodellen van de Atomic Force Microscope worden gebruikt om de interacties tussen de AFM-sonde en het monster te begrijpen en te voorspellen, en hoe kunnen deze modellen helpen bij het verbeteren van de ontwerpcriteria voor AFM-systemen?

 

Voor wie?

Maak je een profielwerkstuk over kwantummechanica? Dan is dit precies wat voor jou! Voor dit onderwerp is het namelijk lastig om op school een proef uit te voeren waarbij je bruikbare resultaten krijgt. In het pws-lab in Delft kun je nu als een echte wetenschapper de natuurkunde op het kleinste niveau onderzoeken!