2025 är FN:s internationella år för kvantvetenskap och kvantteknologi. Det firas just i år eftersom det snyggt sammanfaller med ett hundraårsjubileum för själva kvantmekaniken.

1925 reste en ung Werner Heisenberg till Helgoland några mil utanför den tyska kusten, för att härda ut under pollen­säsongen när hans allergi blev alltför plågsam. Där formulerade han grunden för kvantmekanikens formalism som den fortfarande lärs ut i dag. Vetenskaplig publicering tycks ha gått fortare på den tiden, för artikeln publicerades i Zeitschrift für Physik kort därefter.

Kvantfysiken hade redan jäst i 25 år, sedan Max Planck löste en gammal gåta om fördelningen av olika våglängder som strålar ut från heta föremål. Han visade att det gick att beräkna hur den här svartkroppsstrålningen skulle uppföra sig, genom att låta strålningen vara uppdelad i separata energiknippen.

Ett annat av bidragen till den ”gamla kvantfysiken” var Albert Einsteins förklaring av den fotoelektriska effekten, som han senare fick Nobelpriset för.

1925 var kvantfysiken klar att knådas ut i sin färdiga form. En generation av fysiker var mer än redo att ta sig an den. På bara ett par år var kvantmekaniken i stort sett färdigbakad, inklusive Erwin Schrödingers vågfunktion, Max Borns tolkning av vågfunktionen som något som beskriver sannolikheter, och andra viktiga ingredienser. Redan tidigare under 1925 hade Wolfgang Pauli publicerat sin uteslutningsprincip, som ger en mekanism för hur materien byggs upp, och i samma vända tillskrivit elektroner en egenskap som senare kom att bli känd som spinn.

Under de hundra år som har gått har kvantmekaniken blivit en del av vår kultur. Den betraktas fortfarande som mystisk och svårtolkad, och läsare av populärvetenskap stöter ofta på fantasi­eggande begrepp som Schrödingers katt och spöklik avståndsverkan. Kvantmekaniken ställer ganska intressanta filosofiska frågor om verklig­hetens natur och hur vetenskapen fungerar. Den kan också övertolkas och miss­förstås. Det gäller att inte kollras bort av det märkliga språket och fenomen som krockar med våra vardagserfarenheter. Det är fortfarande fysik. Oavsett alla populära debatter om tolkningar ska vi inte glömma att kvantmekaniken ger ett ramverk för att göra beräkningar som också stämmer mycket bra överens med utfallen av experiment.

Kvantmekanik behövs i många områden av fysiken. Astrofysiken behöver kvantmekanik för att beskriva stjärnornas processer, och extrema fenomen som neutronstjärnor. Kvantmekaniken har också utvecklats, med rafflande uppföljare som kvantelektrodynamik och kvantfältteori som ligger till grund för partikelfysiken. En annan utveckling är teorin för elektronstruktur i halvledare och andra ämnen.

Kvanteffekterna har också gett oss en hel del konkret, användbar teknik som laser och transistorer, som ligger till grund för hela vårt nutida informationssamhälle.

Det sägs nu att vi lever i en ny kvantålder. Nästa generation av kvantteknik handlar om sådant som kvantdatorer, kvantkryptering och kvantsensorer. Spinn utnyttjas för att ge elektroniken bättre egenskaper i form av spinntronik. Materialforskare pratar om kvantmaterial. Ingen vet ännu vad det här kommer att leda till eller vilka användningsområden den nya kvanttekniken kan få i vardagen.

Både de gamla och nya framstegen förtjänar att firas. Jag ser fram emot att få fortsätta skriva om kvantfenomen i Forskning & Framsteg.