Navdihujoča znanost
Majhen svet se je letos spopadel s kar nekaj velikimi stvarmi. Od čudnih Schrödingerjevih situacij mačk do skrivnosti vode do nemogočih navideznih delcev, ki letijo z antarktičnega ledu, je fizika delcev dokazala, da je v vesolju veliko neznank, ki jih bomo raziskali. Tu je 18 najbolj osupljivih kvantnih mehanikov in visokoenergijskih zgodb o fiziki delcev leta 2018.
Kvantni podatki so postali gostejši kot kdaj koli prej
Za izdelavo kvantnih računalnikov bodo morali znanstveniki najprej ugotoviti, kako manipulirati in učinkovito shranjevati informacije s kvantnimi predmeti. V letu 2018 so raziskovalci dosegli mejnik v tem prizadevanju, tako da so v kar šest fotonov spakirali 18 kitov kvantnih informacij, kar je nov zapis.
Termometer je šel Schrödinger
V našem svetu je temperatura samo ena stvar. Če je zamrzovalnik dovolj hladen, da naredi led, mora vsaka voda, ki jo daste v notranjost, zmrzniti. Toda kvantna mehanika omogoča, da predmeti obstajajo v negotovosti med več stanji, v smislu, da so hkrati več kot ena stvar - tako kot je Schrödingerjeva mačka v miselnem eksperimentu živa in mrtva. In v letu 2018 smo izvedeli, da to velja tudi za temperaturo. Kvantni predmeti so lahko z določenega vidika hkrati vroči in hladni.
Lahka izgubljena sled časa
Čas naj bi tekel v eno smer, po poti, ki mu jo je določila vzročnost. Kugla za balinanje se valja po voznem pasu in se zareže v zatič, tako da zatič pade. Padajoči zatič ne povzroči, da bi se žogica za balinanje kotalila po voznem pasu in se vanjo zaletavala. Toda v kvantnem kraljestvu so stvari nejasne. Skupina znanstvenikov leta 2018 je na potovanje poslala foton, takšnega, ki bi ga moral popeljati po poti A in nato po poti B, ali po poti B in nato po poti A. Toda zahvaljujoč kvantnim objektom, ki delujejo ohlapno, se ta foton ni Sledim eni poti pred drugo. Sledila sta oba, ne da bi se trudila izbrati naročilo.
Kvantna fizika nas je prisilila k ponovni oceni življenja
Teoretično bi morala kvantna fizika delovati za predmete katere koli velikosti. Toda mnogi raziskovalci verjamejo, da je življenje morda preveč zapleteno, da bi se pojavile kakršne koli smiselne kvantne učinke. Vendar se je zdelo, da je eksperiment, izveden leta 2016, na zelo omejen, subtilen način pokazal bakterije, ki mehansko vplivajo na kvantno svetlobo s svetlobo. Leta 2018 se je druga skupina raziskovalcev vrnila nazaj in pogledala ta eksperiment ter ugotovila, da se lahko dogaja nekaj veliko globljega in neznanega, kar nas prisili k ponovni oceni življenja in kvantnega sveta.
Drobni dumbbel se je vrtel res, zelo hitro
Včasih, ko imaš novo igračo, jo moraš vzeti za vrtenje. Tako so znanstveniki letos storili s skupnimi kroglicami kremena, "nanodumbbells" dolgimi le 0,000012 palcev (320 nanometrov) in približno 0,000007 palcev (170 nm). Z laserji so razstrelili te gumbe do vrtilne hitrosti 60 milijard vrtljajev na minuto.
Voda je razkrila svoje Jekyll in Hyde
Letos ni bilo samo ene vrste molekule vode, razkrit s kvantno fiziko. Namesto tega sta dva. Oba sta sestavljena iz dveh vodikovih atomov, ki izhajata iz enega velikega kisikovega atoma, H2O. Toda v eni vrsti vode, imenovani "orto-voda", imajo ti vodikovi atomi kvantne "vrtine", ki kažejo v isto smer. V drugi vrsti vode, imenovani "para-voda", se ta vrti v nasprotnih smereh.
Einstein se je še enkrat izkazal za prav
Skupina švicarskih znanstvenikov je opravila obsežen test enega najčudnejših paradoksov v kvantni mehaniki, ogromen primer takšnega vedenja, ki ga je Albert Einstein skeptično poimenoval "grozovito delovanje na daljavo." Z uporabo super ohlajene gruče s skoraj 600 atomi so pokazali, da zapletanje še vedno deluje celo na zelo velikih (kvantno mehanično govorečih) lestvicah.
20 qubits se je zapletlo
Kubiti so temeljna enota informacij v kvantnih računalnikih, če želimo, da kvantni računalniki delujejo, bodo zapleteni med seboj. V letu 2018 je poskusu uspelo zlepiti 20 kitov skupaj in se prisiliti, da se med seboj pogovarjajo, nato pa prebrati nazaj informacije, ki jih vsebujejo. Rezultat je bil nekakšen prototip kratkoročnega pomnilnika za kvantno-računalniški sistem.
Kvantni radar se je bližal temu, da je postal resničnost
Vojaški radar deluje tako, da radijske valove odvrne od predmetov, ki letijo po nebu. Toda v regijah blizu Zemljinega magnetnega severnega pola se ti signali lahko zasmehujejo. Obstajajo letalna letala, ki so zasnovana tako, da se izognejo odbijanju radarskih valov nazaj na njihov izvor. Leta 2018 je Kanada napredovala na področju kvantnega radarja, ki bi lahke fotone odbijal od prihajajočih ravnin, potem ko je te fotone zapletel z drugimi fotoni daleč stran, v bazo radarja. Kvantni radarski sistem bi v bazi preučeval fotone, da bi videl, ali jih njihovi zapleteni partnerji posegajo v kvantne tehnologije.
Kvantna naključnost je postala nekoliko bolj demokratična
Naključnost je izjemno pomembna za kibernetsko varnost. Toda resnično naključje, ki ga fizično ni mogoče predvideti, presenetljivo težko pride. Eden redkih virov naključnosti na svetu je kvantno kraljestvo, ki je večini od nas nedostopno. A to se je spremenilo leta 2018, ko so znanstveniki na spletu ustvarili naključni "svetilnik" - javni vir naključnih nizov števil, do katerih lahko dostopa kdorkoli. Od takrat so ta vir naredili bolj zapleten in uporaben, kmalu pa prihaja še več virov javne naključnosti.
