Niezwykła nauka
Mały świat podniósł w tym roku kilka całkiem dużych rzeczy. Od dziwnych sytuacji kota Schrödingera, przez tajemnice wody, po niemożliwe do pozorowania cząstki lecące z lodu antarktycznego, fizyka cząstek udowodniła, że istnieje wiele niewiadomych we wszechświecie, które możemy zbadać. Oto 18 najbardziej oszałamiających historii mechaniki kwantowej i fizyki cząstek wysokoenergetycznych z 2018 roku.
Dane kwantowe stały się gęstsze niż kiedykolwiek
Aby zbudować komputery kwantowe, naukowcy będą musieli najpierw dowiedzieć się, jak manipulować i skutecznie przechowywać informacje za pomocą obiektów kwantowych. W 2018 r. Naukowcy osiągnęli kamień milowy w tym wysiłku, pakując 18 kubitów informacji kwantowej w zaledwie sześć fotonów, co stanowi nowy rekord.
Termometr poszedł Schrödinger
W naszym świecie temperatura to tylko jedno. Jeśli zamrażarka jest wystarczająco zimna, aby wytworzyć lód, każda woda, którą do niej włożysz, powinna zamarznąć. Ale mechanika kwantowa pozwala obiektom istnieć w niepewności między wieloma stanami, w pewnym sensie być jednocześnie więcej niż jedną rzeczą - tak jak kot Schrödingera żyje i nie żyje w swoim eksperymencie myślowym. W 2018 roku dowiedzieliśmy się, że dotyczy to również temperatury. Obiekty kwantowe mogą, z pewnego punktu widzenia, być jednocześnie gorące i zimne.
Światło straciło poczucie czasu
Czas ma płynąć w jednym kierunku, podążając wyznaczoną dla niego przyczyną. Kula do kręgli stacza się po linii i uderza w szpilkę, więc szpilka spada. Opadanie szpilki nie powoduje, że kula do kręgli stacza się po linii i uderza w nią. Ale w dziedzinie kwantowej sprawy są bardziej niewyraźne. Zespół naukowców w 2018 r. Wysłał foton w podróż, która powinna była zabrać go ścieżką A, a następnie ścieżką B lub ścieżką B, a następnie ścieżką A. Ale dzięki luźno-gęsiej skórze funkcjonowanie obiektów kwantowych, foton ten nie zrobił nie podążaj jedną ścieżką przed drugą. Podążył za nimi oboje, nie zawracając sobie głowy wyborem zamówienia.
Fizyka kwantowa zmusiła nas do ponownej oceny życia
Teoretycznie fizyka kwantowa powinna działać na obiekty dowolnej wielkości. Ale wielu badaczy uważa, że życie może być zbyt skomplikowane, aby pojawił się jakikolwiek znaczący efekt kwantowy. Ale eksperyment przeprowadzony w 2016 roku pokazał, że bakterie oddziałują mechanicznie kwantowo ze światłem w bardzo ograniczony, subtelny sposób. W 2018 r. Inna grupa badaczy cofnęła się i spojrzała na ten eksperyment i odkryła, że mogło być coś głębszego i dziwniejszego, zmuszając nas do ponownej oceny życia i świata kwantowego.
Mały hantle obrócił się naprawdę, bardzo szybko
Czasami, kiedy masz nową zabawkę, musisz ją wyjąć na spin. To właśnie zrobili naukowcy ze wspólnymi sferami krzemionki w tym roku, „hantlami” o długości zaledwie 0,000012 cali (320 nanometrów) długości i szerokości około 0,000007 cali (170 nm). Za pomocą laserów wysadzili te hantle do prędkości obrotowych 60 miliardów wirów na minutę.
Woda ujawniła Jekyll i Hyde
Tak naprawdę nie ma tylko jednego rodzaju cząsteczki wody, ujawniono w tym roku eksperyment fizyki kwantowej. Zamiast tego są dwa. Oba składają się z dwóch atomów wodoru wystających z jednego dużego atomu tlenu, H2O. Ale w jednym rodzaju wody, zwanej „orto-wodą”, atomy wodoru mają kwantowe „obroty” skierowane w tym samym kierunku. W innym rodzaju wody, zwanym „para-wodą”, te spiny wskazują w przeciwnych kierunkach.
Einstein został ponownie udowodniony
Zespół szwajcarskich naukowców przeprowadził masowy test jednego z najdziwniejszych paradoksów w mechanice kwantowej, co stanowi ogromny przykład tego rodzaju zachowania, które Albert Einstein nazwał sceptycznie „upiorną akcją na odległość”. Używając superchłodzonej kępy prawie 600 atomów, wykazali, że splątanie wciąż działa nawet w bardzo dużych skalach (mówiąc mechanicznie).
Zaplątało się 20 kubitów
Kubity są podstawową jednostką informacji w komputerach kwantowych, a sprawienie, by komputery kwantowe działały, będzie obejmować ich splątanie. W 2018 r. Eksperymentowi udało się zaplątać 20 kubitów i zmusić ich do rozmawiania ze sobą, a następnie odczytania zawartych w nich informacji. Rezultatem był rodzaj prototypu pamięci krótkotrwałej dla systemu kwantowo-komputerowego.
Radar kwantowy zbliżył się do rzeczywistości
Radar wojskowy działa poprzez odbijanie fal radiowych od obiektów latających po niebie. Ale w regionach w pobliżu magnetycznego bieguna północnego Ziemi sygnały te mogą ulec zakodowaniu. Istnieją też samoloty ukrywające się, których zadaniem jest unikanie odbijania fal radarowych u źródła. W 2018 r. Kanada poczyniła postępy w zakresie radaru kwantowego, który odbija fotony świetlne od nadlatujących samolotów, po splątaniu tych fotonów z innymi fotonami daleko w bazie radaru. System radaru kwantowego badałby fotony u podstawy, aby sprawdzić, czy ich splątani partnerzy nie są manipulowani przez technologie kwantowe.
Losowość kwantowa stała się nieco bardziej demokratyczna
Losowość jest niezwykle ważna dla cyberbezpieczeństwa. Ale prawdziwa przypadkowość, której fizycznie nie można przewidzieć, jest zaskakująco trudna do znalezienia. Jednym z niewielu źródeł losowości na świecie jest świat kwantowy, który jest niedostępny dla większości z nas. Ale zmieniło się to w 2018 r., Kiedy naukowcy stworzyli internetowy „losowy” sygnał nawigacyjny - publiczne źródło losowych ciągów liczb, do których każdy może uzyskać dostęp. Od tego czasu sprawili, że to źródło jest bardziej złożone i użyteczne, a wkrótce pojawi się więcej źródeł losowości publicznej.
