Nu de Verenigde Naties 2025 uitroepen tot het Internationale Jaar van de Kwantumwetenschap en -technologie, waarmee 100 jaar sinds het begin van de kwantummechanica wordt gemarkeerd, is het cruciaal om de diepgaande impact te erkennen die dit vakgebied heeft gehad op de moderne technologie. Kwantummechanica, die het gedrag van de kleinste componenten van het universum beschrijft, is verder gegaan dan theoretisch begrip naar tastbare toepassingen die ons dagelijks leven vormgeven.
Een van de vroegste en meest impactvolle toepassingen van kwantummechanica is de laser. Lasers, ontwikkeld in het midden van de 20e eeuw, maken gebruik van het principe van elektronen die overgaan tussen energieniveaus binnen atomen om intense, gefocuste lichtbundels te produceren. Tegenwoordig zijn lasers alomtegenwoordig, van het scannen van boodschappen bij de kassa tot het uitvoeren van nauwkeurige chirurgische ingrepen en het mogelijk maken van snelle gegevensoverdracht via glasvezelkabels.
De uitvinding van de transistor in 1947 bracht een revolutie teweeg in de elektronica. Transistors, mogelijk gemaakt door de kwantummechanica, regelen elektrische signalen en vormen de ruggengraat van computers, smartphones en talloze andere elektronische apparaten. Zonder kwantummechanica zouden computers nog steeds hele kamers in beslag nemen.
Kwantummechanica ligt ook ten grondslag aan Magnetic Resonance Imaging (MRI), een essentieel medisch diagnostisch hulpmiddel. MRI-machines maken gebruik van de kwantumeigenschap van nucleaire spin om gedetailleerde beelden van interne lichaamsweefsels te genereren, wat een niet-invasief alternatief biedt voor röntgenfoto's voor bepaalde soorten weefselbeeldvorming.
Light Emitting Diodes (LED's), een andere kwantumtechnologie, hebben de verlichting getransformeerd. LED's zijn veel energiezuiniger dan traditionele gloeilampen omdat ze elektriciteit rechtstreeks omzetten in licht met minimale warmteontwikkeling. Deze efficiëntie komt voort uit het kwantummechanische gedrag van elektronen die zich bewegen tussen energieniveaus in halfgeleiders.
Vooruitkijkend heeft quantum computing een enorm potentieel. Hoewel het zich nog in de beginfase bevindt, met grote techbedrijven die zwaar investeren in de ontwikkeling ervan, belooft quantum computing complexe problemen op te lossen die momenteel onoplosbaar zijn voor klassieke computers. Hoewel quantumcomputers nog niet breed toepasbaar zijn, vertegenwoordigen ze een grens met het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in gebieden variërend van geneeskunde tot materiaalkunde.
Het begrijpen van de basisprincipes van de kwantummechanica biedt een uniek en fascinerend perspectief op de wereld, en onthult de bizarre maar diepgaand impactvolle aard van de realiteit op haar meest fundamentele niveau.