Επιστήμη μυαλό-φυσάει
Ο μικρός κόσμος πήρε φέτος ορισμένα πολύ μεγάλα πράγματα. Από τις περίεργες καταστάσεις του Schrödinger-cat μέχρι τα μυστήρια του ύδατος μέχρι τα αδύνατα φαινομενικά σωματίδια που πέταξαν από τον πάγο της Ανταρκτικής, η σωματιδιακή φυσική απέδειξε ότι υπάρχουν πολλά άγνωστα στοιχεία στο σύμπαν που μπορούμε να διερευνήσουμε. Εδώ είναι οι 18 πιο εκπληκτικές κβαντομηχανικές και οι ιστορίες φυσικής σωματιδίων υψηλής ενέργειας του 2018.
Τα κβαντικά δεδομένα έγιναν πιο πυκνά από ποτέ
Για την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών, οι επιστήμονες θα πρέπει πρώτα να καταλάβουν πώς να χειραγωγήσουν και να αποθηκεύουν αποτελεσματικά πληροφορίες με κβαντικά αντικείμενα. Το 2018, οι ερευνητές χτύπησαν ένα ορόσημο στην προσπάθεια αυτή, συσκευάζοντας 18 qubits κβαντικής πληροφορίας σε μόλις έξι φωτόνια, ένα νέο ρεκόρ.
Το θερμόμετρο πήγε ο Schrödinger
Στον κόσμο μας, η θερμοκρασία είναι μόνο ένα πράγμα. Εάν ένας καταψύκτης είναι αρκετά κρύος για να φτιάξει πάγο, κάθε νερό που βάζετε μέσα του θα πρέπει να παγώσει. Αλλά η κβαντική μηχανική επιτρέπει στα αντικείμενα να υπάρχουν σε αβεβαιότητα μεταξύ πολλαπλών καταστάσεων, με μια έννοια να είναι περισσότερα από ένα πράγμα την ίδια στιγμή - ακριβώς όπως η γάτα του Schrödinger είναι και ζωντανή και νεκρή στο πείραμα σκέψης του. Και το 2018, μάθαμε ότι αυτό ισχύει και για τη θερμοκρασία. Τα κβαντικά αντικείμενα μπορούν, από μια συγκεκριμένη άποψη, να είναι ταυτόχρονα ζεστά και κρύα.
Το φως έχασε το κομμάτι του χρόνου
Ο χρόνος υποτίθεται ότι ρέει προς τη μία κατεύθυνση, ακολουθώντας τη διαδρομή που έχει καθοριστεί από την αιτιότητα. Μια μπάλα μπόουλινγκ κυλάει κάτω μια λωρίδα και smacks σε μια καρφίτσα, έτσι ώστε ο πείρος πέσει. Η πτώση του πείρου δεν έχει ως αποτέλεσμα να στρέφεται η μπάλλα μπόουλινγκ στη λωρίδα και να εισχωρεί σε αυτήν. Αλλά στην κβαντική σφαίρα, τα πράγματα είναι τρελά. Μια ομάδα επιστημόνων το 2018 έστειλε ένα φωτόνιο σε ένα ταξίδι, το οποίο θα έπρεπε να το πήρε κάτω από το μονοπάτι Α και στη συνέχεια από το μονοπάτι Β ή από το μονοπάτι Β και μετά από το μονοπάτι Α. Αλλά χάρη στον τρόπο λειτουργίας των κβαντικών αντικειμένων, Δεν ακολουθείτε μια διαδρομή πριν από την άλλη. Ακολούθησε και τα δύο, χωρίς να ασχοληθεί με την παραγγελία.
Η κβαντική φυσική μας ανάγκασε να επανεκτιμήσουμε τη ζωή
Θεωρητικά, η κβαντική φυσική θα πρέπει να λειτουργεί για αντικείμενα οποιουδήποτε μεγέθους. Αλλά πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι η ζωή μπορεί να είναι πολύ περίπλοκη για κάθε είδους σημαντικότατα κβαντικά αποτελέσματα που θα προκύψουν. Αλλά ένα πείραμα που διεξήχθη το 2016 φαίνεται να δείχνει ότι τα βακτήρια αλληλεπιδρούν κβαντικά μηχανικά με το φως με έναν πολύ περιορισμένο και λεπτό τρόπο. Το 2018, μια άλλη ομάδα ερευνητών επέστρεψε και κοίταξε το πείραμα αυτό και διαπίστωσε ότι κάτι πολύ πιο βαθύ και ξένο μπορεί να συμβαίνει, αναγκάζοντάς μας να επανεκτιμήσουμε τη ζωή και τον κβαντικό κόσμο.
Ένας μικροσκοπικός αλτήρα στράφηκε πραγματικά, πολύ γρήγορα
Μερικές φορές, όταν έχετε ένα καινούργιο παιχνίδι, πρέπει να το πάρετε για ένα γύρισμα. Αυτό το έκαναν οι επιστήμονες με κοινές σφαίρες διοξειδίου του πυριτίου φέτος, "nanodumbbells" μόνο 0,00120 ίντσες (320 νανόμετρα) και περίπου 0,000007 ίντσες πλάτος (170 nm). Χρησιμοποιώντας λέιζερ, έριξαν τους αλτήρες σε περιστροφικές ταχύτητες 60 δισεκατομμυρίων στροβιλισμών ανά λεπτό.
Το νερό αποκάλυψε τον Jekyll και τον Hyde
Δεν υπάρχει πραγματικά μόνο ένα είδος μορίου νερού, ένα πείραμα κβαντικής φυσικής που αποκαλύφθηκε φέτος. Αντ 'αυτού, υπάρχουν δύο. Και οι δύο αποτελούνται από δύο άτομα υδρογόνου που κολλάνε από ένα μεγάλο άτομο οξυγόνου, το H2O. Αλλά σε ένα είδος νερού, που ονομάζεται "ορθο-νερό", εκείνα τα άτομα υδρογόνου έχουν κβαντικές "περιστροφές" που δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση. Σε ένα άλλο είδος νερού, που ονομάζεται "para-water", αυτές οι περιστροφές δείχνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις.
Ο Αϊνστάιν αποδείχθηκε σωστά και πάλι
Μια ομάδα Ελβετών επιστημόνων έχει πραγματοποιήσει μια τεράστια δοκιμή ενός από τα πιο παράξενα παράδοξα της κβαντικής μηχανικής, ένα τεράστιο παράδειγμα αυτού του είδους συμπεριφοράς που ο Albert Einstein ονομάζεται σκεπτικώς «απόμακρη δράση από απόσταση». Χρησιμοποιώντας ένα υπερψυχθέν σύμπλεγμα σχεδόν 600 ατόμων, έδειξαν ότι η εμπλοκή εξακολουθεί να λειτουργεί ακόμη και σε πολύ μεγάλες (κβαντομηχανικά-μιλώντας) κλίμακες.
20 qubits μπλέχτηκαν
Τα Qubits είναι η θεμελιώδης μονάδα πληροφοριών σε κβαντικούς υπολογιστές και η δημιουργία κβαντικών υπολογιστών θα συνεπάγεται την εμπλοκή τους μεταξύ τους. Το 2018, ένα πείραμα κατόρθωσε να μπλέξει μαζί 20 ερωτευμένους και να τους κάνει να μιλάνε μεταξύ τους και στη συνέχεια να ξαναδιαβάσουν τις πληροφορίες που περιείχαν. Το αποτέλεσμα ήταν ένα είδος πρωτότυπου βραχυπρόθεσμης μνήμης για ένα σύστημα κβαντικού υπολογιστή.
Το κβαντικό ραντάρ έγινε πιο κοντά στο να γίνει πραγματικότητα
Τα στρατιωτικά ραντάρ δουλεύουν ανεβάζοντας ραδιοκύματα από αντικείμενα που πετούν μέσα στον ουρανό. Αλλά σε περιοχές κοντά στο μαγνητικό βόρειο πόλο της Γης, αυτά τα σήματα μπορούν να πάρουν κωδικοποιημένα. Και υπάρχουν αεροσκάφη stealth σχεδιασμένα για να αποφύγουν την αναπήδηση των κυμάτων ραντάρ στην πηγή τους. Το 2018, ο Καναδάς σημείωσε πρόοδο σε ένα κβαντικό ραντάρ, το οποίο θα ανασύρει τα φωτεινά φωτόνια από τα εισερχόμενα αεροπλάνα, μετά από την εμπλοκή αυτών των φωτονίων με άλλα φωτόνια μακριά, στη βάση των ραντάρ. Το κβαντικό σύστημα ραντάρ θα μελετούσε τα φωτόνια στη βάση για να διαπιστώσει εάν οι εμπλεκόμενοι συνεργάτες τους παραβιάζονται από κβαντικές τεχνολογίες.
Η κβαντική τυχαιότητα έγινε λίγο πιο δημοκρατική
Η τυχαία σειρά είναι εξαιρετικά σημαντική για την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο. Αλλά η αλήθεια τυχαία, η οποία είναι φυσικά αδύνατη να προβλεφθεί, είναι εκπληκτικά δύσκολη. Μία από τις λίγες πηγές τυχαιότητας στον κόσμο είναι η κβαντική σφαίρα, η οποία είναι απρόσιτη για τους περισσότερους από εμάς. Αλλά αυτό άλλαξε το 2018, όταν οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα online "beacon" τυχαίων στοιχείων - μια δημόσια πηγή τυχαίων χορδών αριθμών που μπορεί κανείς να έχει πρόσβαση. Από τότε έχουν καταστήσει την πηγή αυτή πιο περίπλοκη και χρήσιμη και υπάρχουν περισσότερες πηγές δημόσιας τυχαιότητας σύντομα.
