Věda vyfukující mysl
Malý svět se letos dostal k některým docela velkým věcem. Od podivných situací Schrödingerových koček po záhady vody až po nemožné vypadající částice létající z antarktického ledu, fyzika částic dokázala, že ve vesmíru je mnoho neznámých, abychom je mohli prozkoumat. Zde je 18 nejúžasnějších kvantových mechanik a příběhů z fyziky částic s vysokou energií z roku 2018.
Kvantová data byla hustší než kdy předtím
Při stavbě kvantových počítačů budou muset vědci nejprve zjistit, jak s kvantovými objekty manipulovat a efektivně ukládat informace. V roce 2018 vědci dosáhli milníku v tomto úsilí a zabalili 18 qubits kvantové informace do pouhých šesti fotonů, což je nový rekord.
Teploměr šel Schrödinger
V našem světě je teplota jen jedna věc. Pokud je mrazák dostatečně studený na to, aby se z něj vyrobil led, měla by voda, kterou do něj vložíte, zamrznout. Kvantová mechanika však umožňuje, aby objekty existovaly v nejistotě mezi více stavy, v tom smyslu, že to bude více než jedna věc najednou - stejně jako Schrödingerova kočka je při svém myšlenkovém experimentu živá i mrtvá. A v roce 2018 jsme se dozvěděli, že to platí také pro teplotu. Kvantové objekty mohou být z určitého hlediska horké i studené současně.
Lehké ztracené stopy času
Čas by měl plynout jedním směrem a sledovat cestu stanovenou příčinnou souvislostí. Bowlingová koule se valí po pruhu a plácne do špendlíku, takže špendlík spadne. Padající kolík nezpůsobuje, že bowlingová koule spadne z pruhu a do něj vrazí. Ale v kvantové říši jsou věci moudřejší. Tým vědců v roce 2018 poslal na cestu foton, ten, který měl mít cestu dolů a poté cestu B, nebo cestu B a poté cestu A. Ale díky uvolněně-husím způsobem fungují kvantové objekty, ten foton nepůsobil Nesleduji jednu cestu před druhou. Sledoval je oba, aniž by se obtěžoval vybrat objednávku.
Kvantová fyzika nás přinutila přehodnotit život
Teoreticky by kvantová fyzika měla pracovat pro objekty jakékoli velikosti. Mnoho vědců se však domnívá, že život může být příliš komplikovaný, než aby se objevily jakékoli smysluplné kvantové efekty. Zdá se však, že experiment provedený v roce 2016 ukázal, že bakterie interagují kvantově mechanicky se světlem velmi omezeným a jemným způsobem. V roce 2018 se další skupina vědců vrátila a podívala se na tento experiment a zjistila, že se mohlo odehrát něco mnohem hlubšího a cizího, což nás nutí přehodnotit život a kvantový svět.
Malá činka se točila opravdu, opravdu rychle
Někdy, když máte novou hračku, musíte ji vytáhnout na roztočení. To vědci udělali letos se společnými sfénami oxidu křemičitého, „nanodumbbells“ dlouhé jen 0,000012 palce (320 nanometrů) a široké přibližně 0,000007 palce (170 nm). Pomocí laserů vystřelili tyto činky na rotační rychlosti 60 miliard víření za minutu.
Voda odhalila své Jekyll a Hyde
Ve skutečnosti neexistuje jen jeden druh molekuly vody, letos odhalený experiment s kvantovou fyzikou. Místo toho jsou dvě. Oba jsou tvořeny dvěma atomy vodíku, které vyčnívají z jednoho velkého atomu kyslíku, H2O. Ale v jednom druhu vody, nazývané „orto-voda“, mají tyto atomy vodíku kvantové „zatočení“ směřující stejným směrem. V jiném druhu vody, který se nazývá „para-voda“, se točí v opačných směrech.
Einstein byl znovu prokázán správně
Tým švýcarských vědců provedl masivní test jednoho z nejpodivnějších paradoxů v kvantové mechanice, obrovského příkladu takového chování, které Albert Einstein skepticky nazval „strašidelnou akcí na dálku“. Pomocí super chlazené shluku téměř 600 atomů ukázali, že zapletení stále funguje i ve velmi velkých (kvantově mechanicky mluvících) stupnicích.
20 zamotaných se zapletlo
Qubits jsou základní jednotkou informací v kvantových počítačích a vytváření kvantových počítačů bude vyžadovat jejich vzájemné propojení. V roce 2018 se experimentu podařilo zamotat 20 qubitů dohromady a přimět je, aby si spolu povídaly, a poté si přečetly informace, které obsahovaly. Výsledkem byl jakýsi prototyp krátkodobé paměti pro kvantově-počítačový systém.
Kvantový radar se přiblížil, aby se stal realitou
Vojenský radar pracuje tak, že odrazí rádiové vlny od objektů létajících po obloze. V regionech poblíž magnetického severního pólu Země se však tyto signály mohou rušit. A existují tajná letadla navržená tak, aby se zabránilo odrazům radarových vln zpět u jejich zdroje. V roce 2018 Kanada dosáhla pokroku na kvantovém radaru, který by odrazil fotony světla od přicházejících letadel poté, co tyto fotony zapletl s jinými fotony daleko na radarové základně. Kvantový radarový systém by studoval fotony na základně, aby zjistil, zda jejich zamotaní partneři nemanipulovali kvantovými technologiemi.
Kvantová náhodnost se stala trochu demokratičtější
Náhodnost je pro kybernetickou bezpečnost nesmírně důležitá. Pravou náhodnost, kterou je fyzicky nemožné předvídat, je však překvapivě těžké přijít. Jedním z mála zdrojů náhodnosti na světě je kvantová říše, která je pro většinu z nás nepřístupná. Ale to se změnilo v roce 2018, kdy vědci vytvořili online náhodný „maják“ - veřejný zdroj náhodných řetězců čísel, ke kterým má kdokoli přístup. Od té doby učinili tento zdroj složitějším a užitečnějším a brzy se objeví další zdroje veřejné náhodnosti.
