Mindeblåsende vitenskap
Den lille verden kom til noen ganske store ting i år. Fra rare Schrödingers-katt-situasjoner til mysterier om vann til umulige partikler som flyr opp fra Antarktisisen, beviste partikkelfysikk at det er mange ukjente i universet som vi kan utforske. Her er de 18 mest fantastiske kvantemekanikkene og høyt energi partikkelfysikkhistoriene fra 2018.
Kvantedata ble tettere enn noen gang
For å bygge kvantecomputere må forskerne først finne ut hvordan de kan manipulere og effektivt lagre informasjon med kvanteobjekter. I 2018 traff forskere en milepæl i den innsatsen, og pakket 18 kvbiter med kvanteinformasjon i bare seks fotoner, en ny rekord.
Termometeret gikk Schrödinger
I vår verden er temperatur bare en ting. Hvis en fryser er kald nok til å lage is, bør alt vann du legger i den fryse. Men kvantemekanikk gjør at objekter kan eksistere i usikkerhet mellom flere tilstander, på en måte å være mer enn én ting på samme tid - akkurat som Schrödingers katt er både levende og død i sitt tankeeksperiment. Og i 2018 fikk vi vite at dette også gjelder temperatur. Kvanteobjekter kan fra et visst synspunkt være både varme og kalde samtidig.
Lett tapt spor
Tiden er ment å flyte i en retning, etter å ha stilt den for kausalitet. En bowlingball ruller nedover en kjørefelt og smatter ned i en stift, så tappen faller. Stiften som faller fører ikke til at bowlingballen ruller nedover banen og smeller inn i den. Men på kvanteområdet er ting morsommere. Et team av forskere i 2018 sendte et foton på en reise, en som burde ha tatt den ned sti A og deretter sti B, eller sti B og deretter sti A. Men takket være den løse-gåsete måten kvanteobjekter fungerer, gjorde ikke det fotonet ikke følger den ene veien før den andre. Den fulgte begge, uten å bry seg om å velge en bestilling.
Kvantefysikk tvang oss til å revurdere livet
I teorien skal kvantefysikk fungere for objekter av hvilken som helst størrelse. Men mange forskere mener at livet kan være for komplisert til at noen slags meningsfylte kvanteeffekter dukker opp. Men et eksperiment utført i 2016 så ut til å vise bakterier som interagerer kvantemekanisk med lys på en veldig begrenset, subtil måte. I 2018 gikk en annen gruppe forskere tilbake og så på det eksperimentet og fant ut at noe mye dypere og fremmed kunne ha skjedd, og tvang oss til å revurdere livet og kvanteverdenen.
En liten hantel spunnet veldig, veldig fort
Noen ganger, når du har fått et nytt leketøy, må du ta det ut for en snurr. Det var hva forskere gjorde med felles kuler av silika i år, "nanodumbbells" bare 0,000012 inches (320 nanometer) lang og omtrent 0,000007 inches (170 nm). Ved hjelp av lasere sprengte de hantlene opp til rotasjonshastigheter på 60 milliarder virvler per minutt.
Vann avslørte sin Jekyll og Hyde
Det er egentlig ikke bare en slags vannmolekyl, avslørte et kvante-fysikkeksperiment i år. I stedet er det to. Begge består av to hydrogenatomer som stikker opp fra ett stort oksygenatom, H2O. Men i en slags vann, kalt "ortho-vann", har disse hydrogenatomene kvante "spinn" som peker i samme retning. I en annen type vann, kalt "parvann", peker disse spinnene i motsatte retninger.
Einstein ble bevist rett nok en gang
Et team av sveitsiske forskere har utført en massiv test av et av de merkeligste paradokser innen kvantemekanikk, et stort eksempel på den slags oppførsel Albert Einstein skeptisk kalt "nifs handling på avstand." Ved å bruke en superkjølt klump på nesten 600 atomer, viste de at sammenfiltring fortsatt fungerer selv på veldig store (kvantemekanisk-talende) skalaer.
20 qubits ble viklet inn
Qubits er den grunnleggende informasjonsenheten i kvantecomputere, og det å gjøre kvantecomputere fungerer vil innebære å sammenfiltrere dem med hverandre. I 2018 klarte et eksperiment å sammenfiltrere 20 qubits sammen og få dem til å snakke med hverandre, og deretter lese tilbake informasjonen de inneholdt. Resultatet var en slags prototype korttidsminne for et kvantedatasystem.
Kvantradar kom nærmere en realitet
Militærradar fungerer ved å sprette radiobølger av objekter som flyr gjennom himmelen. Men i regioner nær jordas magnetiske nordpol kan disse signalene bli krypterte. Og det er stealth-planer designet for å unngå å sprette radarbølger tilbake ved kilden. I 2018 gjorde Canada fremskritt på en kvantradar som ville sprette lysfotoner av innkommende fly, etter å ha forfiltret disse fotonene med andre fotoner langt borte, ved radarbasen. Kvanteradarsystemet ville studere fotoner ved basen for å se om deres sammenfiltrede partnere ble tuklet med kvanteteknologier.
Kvante tilfeldighet ble litt mer demokratisk
Tilfeldighet er ekstremt viktig for cybersikkerhet. Men ekte tilfeldighet, som fysisk er umulig å forutsi, er overraskende vanskelig å komme med. En av få kilder til tilfeldighet i verden er kvanteområdet, som er utilgjengelig for de fleste av oss. Men det forandret seg i 2018, da forskere opprettet en "tilfeldighet" på nettet - en offentlig kilde til tilfeldige strenger med tall som alle kan få tilgang til. De har siden gjort den kilden mer kompleks og nyttig, og det kommer flere kilder til offentlig tilfeldighet snart.
