Huomaavainen tiede
Pieni maailma nousi tänä vuonna joihinkin isoihin asioihin. Schrödingerin kissan kiusallisista tilanteista veden salaisuuksista Antarktiksen jäältä lentäviin mahdottomiin näyttäviin hiukkasiin hiukkasfysiikka osoitti, että maailmankaikkeudessa on paljon tuntemattomia, joita meidän on tutkittava. Tässä on 18 upeinta kvanttimekaniikkaa ja korkean energian hiukkasfysiikan tarinoita vuodelta 2018.
Kvanttitiedot tiivistyivät kuin koskaan
Kvantitietokoneiden rakentamiseksi tutkijoiden on ensin selvitettävä, kuinka manipuloida ja tehokkaasti tallentaa tietoa kvanttiobjekteihin. Vuonna 2018 tutkijat saavuttivat virstanpylvään siinä pyrkimyksessä, pakkaamalla 18 kvbittiä kvantitietoja vain kuuteen fotoniin, mikä on uusi ennätys.
Lämpömittari meni Schrödingerille
Meidän maailmassamme lämpötila on vain yksi asia. Jos pakastin on tarpeeksi kylmää jään tekemiseen, kaiken sen sisälle laittaman veden tulee jäätyä. Mutta kvanttimekaniikka sallii esineiden olemassaolon epävarmuudessa useiden tilojen välillä, tietyssä mielessä olla enemmän kuin yksi asia samanaikaisesti - aivan kuten Schrödingerin kissa on sekä elävä että kuollut ajatuskokeilussaan. Ja vuonna 2018 opimme, että tämä pätee myös lämpötilaan. Kvanttiobjektit voivat tietystä näkökulmasta olla sekä kuumia että kylmiä samanaikaisesti.
Kevyt menetti ajan
Ajan oletetaan kulkevan yhteen suuntaan seuraten sille syy-yhteyden asettamaa polkua. Keilahalli rullaa alas kaistaa ja haisee tappiin, joten tappi putoaa. Tapin putoaminen ei aiheuta keilapallon vierimistä kaistaan ja tunkeutua siihen. Mutta kvantimaailmassa asiat ovat sumeampia. Tiedemiesryhmä lähetti vuonna 2018 fotonin matkalle, jonka olisi pitänyt viedä se alas polulle A ja sitten polulle B tai polulle B ja sitten polulle A. Mutta löysä-hanhi-tapaisten kvanttikohteiden toiminnan ansiosta fotoni ei et seuraa yhtä polkua ennen toista. Se seurasi molempia, vaivamatta valita tilausta.
Kvantfysiikka pakotti meidät arvioimaan elämää uudelleen
Teoriassa kvanttifysiikan tulisi toimia minkä tahansa kokoisille kohteille. Mutta monet tutkijat uskovat, että elämä voi olla liian monimutkainen, jotta minkäänlaisia merkityksellisiä kvantitehosteita voisi syntyä. Mutta vuonna 2016 suoritettu kokeilu näytti osoittavan bakteerit, jotka vuorovaikutuksessa kvantti mekaanisesti valon kanssa hyvin rajoitetulla, hienovaraisella tavalla. Vuonna 2018 toinen tutkijaryhmä palasi takaisin katsellen tätä koetta ja huomasi, että jotain paljon syvempää ja outoa olisi saattanut tapahtua, pakottaen meidät arvioimaan elämää ja kvantimaailmaa uudelleen.
Pieni käsipaino kehrähti todella, todella nopeasti
Joskus, kun sinulla on uusi lelu, sinun on otettava se ulos pyörittämistä varten. Se mitä tutkijat tekivät piidioksidin yhteispalloilla tänä vuonna, "nanodumbbells" vain 0,000012 tuumaa (320 nanometriä) pitkä ja noin 0,000007 tuumaa leveä (170 nm). Käyttämällä lasereita he räjäyttivät nämä käsipainot 60 miljardin pyöritysnopeudella minuutissa.
Vesi paljasti Jekyllin ja Hydensä
Täällä ei ole oikeastaan vain yhtä vesimolekyyliä, kvanttifysiikan kokeilu paljastettiin tänä vuonna. Sen sijaan niitä on kaksi. Molemmat koostuvat kahdesta vetyatomista, jotka kiinnittyvät yhdestä suuresta happiatomista, H2O. Mutta yhden tyyppisessä vedessä, nimeltään "ortovesi", näillä vetyatomeilla on kvantti "pyörii" osoittaen samaan suuntaan. Toisessa vedessä, nimeltään "para-vesi", nämä pyöräytykset osoittavat vastakkaisiin suuntiin.
Einsteinin osoitettiin jälleen olevan oikeassa
Sveitsiläinen tutkijaryhmä on suorittanut massiivisen testin yhdestä kvanttimekaniikan outoista paradoksista, valtavasta esimerkistä Albert Einsteinin sellaisesta käyttäytymisestä, jota skeptisesti kutsutaan "kauhistuttavaksi toiminnaksi etäältä". Käyttämällä superjäähdytettyä, melkein 600 atomin kokoista ryhmää, he osoittivat, että takertuminen toimii edelleen myös erittäin suurilla (kvantimekaanisesti puhuvilla) asteikoilla.
20 kvittiä takertui
Qubitsit ovat perustietoyksikkö kvantitietokoneissa, ja kvantitietokoneiden toimiminen edellyttää niiden takertumista toisiinsa. Vuonna 2018 kokeilu onnistui takertumaan 20 kvbittiä yhteen ja saamaan ne puhumaan keskenään, lukemaan sitten sisältämänsä tiedot. Tuloksena oli eräänlainen prototyyppi lyhytaikaisesta muistista kvantitietokonejärjestelmälle.
Kvanttitutka lähemmäs todellisuutta
Sotilaallinen tutka toimii heittämällä radioaaltoja taivaan läpi lentävistä esineistä. Mutta alueilla, jotka sijaitsevat lähellä Maan magneettista pohjoisnapaa, nämä signaalit voivat häiriintyä. Ja siellä on varkain lentokoneita, jotka on suunniteltu välttämään tutka-aaltojen pomppiminen takaisin lähteelleen. Kanadassa edistyi vuonna 2018 kvantitutka, joka pomppisi valon fotoneja saapuvista lentokoneista sen jälkeen, kun nämä fotonit olivat takertuneet muihin fotoneihin kaukana, tutkan tukikohtaan. Kvanttitutkajärjestelmä tutkii fotoneja pohjassa nähdäkseen, ovatko niiden kietoutuneet kumppanit peukaloineet kvanttitekniikan avulla.
Kvantti satunnaisuudesta tuli hieman demokraattisempi
Satunnaisuus on erittäin tärkeä verkkoturvallisuuden kannalta. Mutta totta satunnaisuutta, jota on fyysisesti mahdotonta ennustaa, on yllättävän vaikea saada aikaan. Yksi harvoista satunnaisuuslähteistä maailmassa on kvanttivaltakunta, johon suurin osa meistä ei pääse. Mutta se muuttui vuonna 2018, kun tutkijat loivat verkossa sattumanvaraisuuden "majakan" - julkisen lähteen satunnaisista numerojonoista, joihin kuka tahansa voi päästä. He ovat sittemmin tehneet lähteestä monimutkaisemman ja hyödyllisemmän, ja julkisen sattumanvaraisuuden lähteitä on tulossa pian.
