Розумна наука
Цьогоріч маленький світ піднявся на деякі досить великі речі. Від дивних ситуацій з котами Шредінгера до загадок води до неможливих, здавалося б, частинок, що летять з льоду Антарктики, фізика частинок довела, що у Всесвіті нам належить вивчити багато невідомих. Ось 18 найбільш приголомшливих квантової механіки та високоенергетичних історій фізики частинок 2018 року.
Квантові дані стали щільніше, ніж будь-коли
Щоб побудувати квантові комп'ютери, вченим доведеться спершу розібратися, як маніпулювати та ефективно зберігати інформацію з квантовими об'єктами. У 2018 році дослідники досягли значної межі у цих зусиллях, упакувавши 18 кубітів квантової інформації всього в шість фотонів, це новий рекорд.
Термометр пішов Schrödinger
У нашому світі температура - це лише одне. Якщо морозильник досить холодний, щоб зробити лід, будь-яка вода, яку ви покладете всередину, повинна замерзнути. Але квантова механіка дозволяє об'єктам існувати в невизначеності між декількома станами, в сенсі, бути одночасно більш ніж одним - так само, як кішка Шредінгера і жива, і мертва в своєму мислительному експерименті. І в 2018 році ми дізналися, що це стосується і температури. З певної точки зору квантові предмети можуть бути одночасно і гарячими, і холодними.
Легкий втрачений слід часу
Час повинен текти в одному напрямку, слідуючи шляху, визначеному для нього причинністю. Куля для боулінгу котиться вниз по смузі і присмоктується до шпильки, тому шпилька падає. Падіння шпильки не призводить до того, що куля для боулінгу котиться вниз по смузі і стукає в неї. Але в квантовій царині все нечіткіше. Команда вчених у 2018 році відправила фотон у подорож, той, який мав би взяти його вниз по шляху А, а потім по шляху В, або по шляху В, а потім по шляху А. Але завдяки квантовим об'єктам функціонує нещільно-гусячий спосіб, цей фотон не став Не йдіть одним шляхом перед іншим. За ним пішли обоє, не турбуючись вибирати замовлення.
Квантова фізика змусила нас переоцінити життя
Теоретично квантова фізика повинна працювати для об'єктів будь-якого розміру. Але багато дослідників вважають, що життя може бути надто складним для появи будь-яких значущих квантових ефектів. Але експеримент, проведений у 2016 році, схоже, показав бактерії, які взаємодіють квантово механічно зі світлом дуже обмеженим, тонким способом. У 2018 році інша група дослідників повернулася назад і подивилася на цей експеримент і виявила, що може відбуватися щось набагато глибше і чужіше, що змушує нас переоцінити життя і квантовий світ.
Крихітна гантеля крутилася справді, дуже швидко
Іноді, коли ви маєте нову іграшку, вам доводиться брати її на спінінг. Це те, що в цьому році вчені зробили із спільними сферами кремнезему, "наномережами" довжиною всього 0,000012 дюйма (320 нанометрів) і шириною приблизно 0,000007 дюймів (170 нм). Використовуючи лазери, вони підірвали ці гантелі до швидкості обертання до 60 мільярдів крут у хвилину.
Вода виявила свої Джекілла та Гайда
Насправді не існує лише одного виду молекули води - експеримент з квантової фізики, виявлений цього року. Натомість є два. Обидва складаються з двох атомів водню, що стирчать з одного великого атома кисню, H2O. Але в одному з видів води, званому "орто-вода", ці атоми водню мають квантові "спини", що вказують в одному напрямку. В іншому виді води, який називається "пара-вода", ці спини вказують у протилежні сторони.
Ейнштейн знову виявився правильним
Команда швейцарських вчених провела масштабне випробування одного з найдивніших парадоксів у квантовій механіці, величезний приклад такої поведінки, яку Альберт Ейнштейн скептично назвав "моторошною дією на відстані". Використовуючи супер охолоджений згусток майже 600 атомів, вони показали, що заплутування все ще працює навіть у дуже великих (квантово-механічно кажучих) масштабах.
20 кубітів заплуталися
Кубіти - це основна одиниця інформації в квантових комп'ютерах, а для роботи квантових комп’ютерів буде пов'язане їх з'єднання один з одним. У 2018 році експериментом вдалося зв'язати 20 кубітів разом і змусити їх поговорити один з одним, а потім прочитати назад інформацію, яку вони містять. Результатом було своєрідний прототип короткочасної пам'яті для квантово-комп'ютерної системи.
Квантовий радіолокатор наблизився до реальності
Військовий радіолокатор працює, відскакуючи радіохвилі від об'єктів, що літають по небу. Але в регіонах поблизу магнітного північного полюса Землі ці сигнали можуть зашифруватися. Існують літаки, які розраховані на те, щоб уникнути відштовхування радіолокаційних хвиль на їх джерело. У 2018 році Канада досягла прогресу в галузі квантового радіолокатора, який відбивав світлові фотони від вхідних площин, обплутавши ці фотони далеко з іншими фотонами, на радіолокаційній базі. Квантова радіолокаційна система вивчила б фотони на базі, щоб побачити, чи не заплутували їх заплутані партнери квантовими технологіями.
Квантова випадковість стала трохи демократичнішою
Випадковість надзвичайно важлива для кібербезпеки. Але справжню випадковість, яку фізично неможливо передбачити, напрочуд складно підійти. Одним з небагатьох джерел випадковості у світі є квантова область, яка недоступна для більшості з нас. Але це змінилося в 2018 році, коли вчені створили інтернет-випадковість «маяк» - публічне джерело випадкових рядків чисел, до яких може отримати доступ кожен. З тих пір вони зробили це джерело складнішим і кориснішим, і незабаром з'явиться більше джерел публічної випадковості.
