Znanost koja puše
Mali svijet se ove godine ustalio u nekim prilično velikim stvarima. Od čudnih situacija Schrödingerove mačke do misterija vode do nemogućih čestica koje lete gore s leda na Antarktiku, fizika čestica dokazala je da u svemiru postoji mnogo nepoznanica koje ćemo istražiti. Evo 18 najčuvenijih kvantne mehanike i visokoenergetskih priča o fizici čestica 2018. godine.
Kvantni podaci postali su gušći nego ikad prije
Da bi izgradili kvantna računala, znanstvenici će prvo morati smisliti kako manipulirati i učinkovito pohraniti informacije kvantnim predmetima. U 2018. godini istraživači su postigli prekretnicu u tom naumu, spakirajući 18 kubika kvantne informacije u samo šest fotona, što je novi rekord.
Termometar je otišao Schrödinger
U našem svijetu temperatura je samo jedno. Ako je zamrzivač dovoljno hladan da napravi led, svaka voda koju stavite u njega trebala bi se smrznuti. Ali kvantna mehanika omogućuje da objekti postoje u neizvjesnosti između više stanja, u smislu da su istovremeno više stvari - baš kao što je Schrödingerova mačka i živa i mrtva u svom misaonom eksperimentu. A u 2018. smo saznali da se to odnosi i na temperaturu. Kvantni predmeti s određenog stajališta mogu istovremeno biti i topli i hladni.
Lagano izgubljen trag vremena
Vrijeme bi trebalo teći u jednom smjeru slijedeći put koji mu je zadao uzročnošću. Kugla za kuglanje kotrlja se niz traku i zabija se u pin, tako da čep pada. Pad palice ne uzrokuje da se kugla za kuglanje kotrlja niz stazu i zabija se u nju. Ali u kvantnom carstvu stvari su nejasne. Tim znanstvenika u 2018. godini poslao je foton na putovanje, onaj koji ga je trebao uzeti niz A i zatim stazom B, ili stazom B, a zatim stazom A. Ali zahvaljujući kvantnim objektima labavo-guskog načina rada, taj foton nije ne slijedim jedan put prije drugog. Slijedio je obojicu, ne trudeći se odabrati narudžbu.
Kvantna fizika prisilila nas je da ponovno procijenimo život
Teoretski, kvantna fizika trebala bi raditi za objekte bilo koje veličine. No mnogi istraživači vjeruju da je život možda previše kompliciran da bi se pojavile bilo kakve smislene kvantne efekte. No čini se da je eksperiment proveden 2016. godine pokazao da bakterije mehanički djeluju kvantno sa svjetlošću na vrlo ograničen, suptilan način. U 2018. godini druga se skupina istraživača vratila i pogledala taj eksperiment i otkrila da se možda događa nešto mnogo dublje i čudnije što nas prisiljava na ponovnu procjenu života i kvantnog svijeta.
Sićušna bučica se vrtjela jako, stvarno brzo
Ponekad, kad imate novu igračku, morate je izvaditi na spojnicu. To su učinili znanstvenici sa zajedničkim sferama silike ove godine, "nanodumbbells" dugačkim samo 0,000012 inča (320 nanometara) i širinom od oko 0,000007 inča (170 nm). Pomoću lasera udarali su te bučice do brzine rotacije od 60 milijardi vrtloga u minuti.
Voda je otkrila svoje Jekyll i Hyde
Ne postoji uistinu samo jedna vrsta vodene molekule, otkriven je eksperiment kvantne fizike ove godine. Umjesto toga, postoje dvije. Oba su sastavljena od dva atoma vodika koji se podižu iz jednog velikog atoma kisika, H2O. Ali u jednoj vrsti vode, nazvanoj "orto-voda", ti vodikovi atomi kvantne "spinove" usmjerene u istom smjeru. U drugoj vrsti vode, nazvanoj "para-voda", ti vrti se usmjeravaju u suprotnim smjerovima.
Einstein se još jednom pokazao u pravu
Tim švicarskih znanstvenika izveo je ogroman test jednog od najčudnijih paradoksa u kvantnoj mehanici, ogroman primjer takve vrste ponašanja koju je Albert Einstein skeptično nazvao "sablasnom akcijom na daljinu". Koristeći super ohlađenu grudu od gotovo 600 atoma, pokazali su da zapletenost i dalje djeluje čak i na vrlo velikim (kvantno mehanički govorećim) mjerilima.
20 qubita se zaplelo
Kubiti su temeljna jedinica informacija u kvantnim računalima, a čineći kvantna računala uključivat će ih međusobno spajanje. U 2018. godini, eksperiment je uspio spojiti 20 qubita zajedno i natjerati ih da razgovaraju jedni s drugima, a zatim ponovo pročitati podatke koje sadrže. Rezultat je bio svojevrsni prototip kratkotrajne memorije za kvantno-računalni sustav.
Kvantni radar se približio i postao stvarnost
Vojni radar djeluje tako da odskače radio valove s objekata koji lete nebom. Ali u regijama blizu Zemljinog magnetskog sjevernog pola, ti se signali mogu zaobići. A postoje i prikriveni zrakoplovi dizajnirani tako da izbjegnu odskakanje radarskih valova natrag na njihov izvor. Kanada je u 2018. godini postigla napredak u kvantnom radaru koji će svjetlosti fotona odbijati od dolaznih aviona, nakon što je te fotone zamijenio drugim fotonima daleko, u bazu radara. Kvantni radarski sustav proučio bi fotone u bazi da vidi jesu li njihovi zapleteni partneri ugroženi kvantnim tehnologijama.
Kvantna slučajnost postala je malo demokratskija
Slučajnost je iznimno važna za cyber-sigurnost. Ali iznenađujuće je teško doći do prave slučajnosti, koju je fizički nemoguće predvidjeti. Jedan od rijetkih izvora slučajnosti u svijetu je kvantna carina, koja je većini od nas nedostupna. Ali to se promijenilo u 2018. godini, kada su znanstvenici stvorili internetski "svjetionik" na mreži slučajnosti - javni izvor slučajnih nizova brojeva kojima svatko može pristupiti. Oni su taj izvor učinili složenijim i korisnijim, a uskoro će stići još izvora javne slučajnosti.
