Сногсшибательная наука
В этом году маленький мир встал на путь довольно больших вещей. Физика элементарных частиц доказала, что во Вселенной есть много неизвестных, которые нам предстоит исследовать. Вот 18 самых потрясающих историй квантовой механики и физики частиц высоких энергий в 2018 году.
Квантовые данные стали плотнее, чем когда-либо
Чтобы построить квантовые компьютеры, ученым придется сначала выяснить, как манипулировать и эффективно хранить информацию с квантовыми объектами. В 2018 году исследователи сделали важный шаг в этом направлении, упаковав 18 кубитов квантовой информации всего в шесть фотонов, что стало новым рекордом.
Термометр пошел Шредингер
В нашем мире температура - это только одно. Если морозильник достаточно холодный для приготовления льда, любая вода, которую вы положили в него, должна замерзнуть. Но квантовая механика позволяет объектам существовать в неопределенности между несколькими состояниями, в некотором смысле быть более чем одной вещью одновременно - точно так же, как кошка Шредингера жива и мертва в своем мысленном эксперименте. И в 2018 году мы узнали, что это относится и к температуре. Квантовые объекты могут, с определенной точки зрения, быть одновременно горячими и холодными.
Свет потерял след времени
Предполагается, что время течет в одном направлении, следуя пути, установленному для него причинностью. Шар для боулинга катится по дорожке и ударяется о булавку, так что булавка падает. Падение булавки не заставляет шар для боулинга катиться по дорожке и врезаться в нее. Но в квантовой сфере все более размыто. Команда ученых в 2018 году отправила фотон в путешествие, которое должно было пройти по пути A, а затем по пути B, или по пути B, а затем по пути A. Но благодаря тому, что квантовые объекты функционируют более свободно, этот фотон не Не следуйте одному пути перед другим. Он последовал за ними обоими, не удосужившись выбрать заказ.
Квантовая физика заставила нас переоценить жизнь
В теории, квантовая физика должна работать для объектов любого размера. Но многие исследователи полагают, что жизнь может быть слишком сложной для возникновения каких-либо значимых квантовых эффектов. Но эксперимент, проведенный в 2016 году, показал, что бактерии взаимодействуют квантово-механически со светом очень ограниченным и тонким способом. В 2018 году другая группа исследователей вернулась и посмотрела на этот эксперимент и обнаружила, что, возможно, происходит нечто более глубокое и незнакомое, заставляя нас переоценить жизнь и квантовый мир.
Крошечная гантель крутилась очень-очень быстро
Иногда, когда у вас есть новая игрушка, вы должны взять ее на себя. Это то, что ученые сделали с объединенными сферами кремнезема в этом году, «наногантелями», длиной всего 0,000012 дюймов (320 нанометров) и шириной около 0,000007 дюймов (170 нм). Используя лазеры, они взорвали эти гантели до скорости вращения 60 миллиардов вихрей в минуту.
Вода показала свой Джекилл и Хайд
На самом деле не существует только одного вида молекулы воды, эксперимент квантовой физики, показанный в этом году. Вместо этого есть два. Оба состоят из двух атомов водорода, торчащих из одного большого атома кислорода, H2O. Но в одном виде воды, называемом «орто-вода», эти атомы водорода имеют квантовые «спины», указывающие в одном направлении. В другом виде воды, называемом «пара-водой», эти спины направлены в противоположные стороны.
Эйнштейн снова оказался прав
Команда швейцарских ученых провела массивный тест одного из самых странных парадоксов в квантовой механике, огромный пример такого поведения, которое Альберт Эйнштейн скептически назвал «пугающим действием на расстоянии». Используя переохлажденный комок почти из 600 атомов, они показали, что запутывание все еще работает даже в очень больших (квантовомеханически) масштабах.
Запутались 20 кубитов
Кубиты являются фундаментальной единицей информации в квантовых компьютерах, и для того, чтобы заставить квантовые компьютеры работать, нужно будет связать их друг с другом. В 2018 году эксперименту удалось запутать 20 кубитов вместе и заставить их говорить друг с другом, а затем прочитать информацию, которую они содержали. Результатом стал своего рода прототип краткосрочной памяти для квантово-компьютерной системы.
Квантовый радар стал ближе к реальности
Военный радар работает, отражая радиоволны от объектов, летящих по небу. Но в регионах вблизи северного магнитного полюса Земли эти сигналы могут быть зашифрованы. И есть самолеты-невидимки, предназначенные для того, чтобы не отражать радиолокационные волны обратно к их источнику. В 2018 году Канада добилась прогресса в создании квантового радара, который будет отражать световые фотоны от прибывающих плоскостей, после того, как спутал эти фотоны с другими фотонами далеко от основания радара. Квантовая радиолокационная система будет изучать фотоны на базе, чтобы определить, не влияют ли их запутанные партнеры на квантовые технологии.
Квантовая случайность стала более демократичной
Случайность чрезвычайно важна для кибербезопасности. Но настоящую случайность, которую физически невозможно предсказать, на удивление трудно найти. Одним из немногих источников случайности в мире является квантовое царство, которое недоступно большинству из нас. Но это изменилось в 2018 году, когда ученые создали онлайновый «маяк» случайности - общедоступный источник случайных цепочек чисел, доступ к которым может получить каждый. С тех пор они сделали этот источник более сложным и полезным, и скоро появятся новые источники случайности.
