A legkisebb események óriási következményekkel járnak. És egyetlen tudományág sem bizonyítja, hogy ez jobb, mint a kvantumfizika, amely feltárja - főleg - nagyon kicsi dolgok furcsa viselkedését. 2019-ben a kvantumkísérletek új és még idegen helyekre is eljutottak, és a gyakorlati kvantumszámítás a vita ellenére egyre közelebb került a valósághoz. Ezek voltak a 2019 legfontosabb és legmeglepőbb kvantum eseményei.
A Google azt állítja, hogy "kvantum fölény"
Ha egy 2019-es kvantumhírek elkészítik a történelem könyveket, akkor valószínűleg nagy bejelentés lesz a Google-tól: A tech-vállalat bejelentette, hogy „kvantum-fölényt ért el”. Ez egy képzeletbeli módszer azt mondani, hogy a Google olyan számítógépet épített, amely bizonyos feladatokat gyorsabban képes végrehajtani, mint bármelyik klasszikus számítógép. (A klasszikus számítógépek kategóriájába tartozik minden olyan gép, amely a szokásos régi 1-es és 0-as verzióra támaszkodik, például az a készülék, amelyet a cikk elolvasásához használ.)
A Google kvantum-fölénye iránti igény, ha teljesítik, egy fordulópontot jelentene a számítástechnika történetében. A kvantumszámítógépek számítások elvégzéséhez különös, kisméretű fizikai hatásokra, például összefonódásra, valamint bizonyos alapvető bizonytalanságokra támaszkodnak a nano-univerzumban. Elméletileg ez a minőség bizonyos előnyöket ad ezeknek a gépeknek a klasszikus számítógépekkel szemben. Könnyen megtörhetik a klasszikus titkosítási sémákat, tökéletesen titkosított üzeneteket küldhetnek, néhány szimulációt gyorsabban futtathatnak, mint a klasszikus számítógépek, és általában nagyon egyszerűen meg tudják oldani a nehéz problémákat. A nehézség az, hogy soha senki sem készített kvantumszámítógépet elég gyorsan ahhoz, hogy kihasználhassa ezeket az elméleti előnyöket - vagy legalábbis senkinek sem volt, addig, amíg a Google meg nem jelentette az idei rendezvényt.
De nem mindenki vásárolja meg a tech-társaság fölényét. Subhash Kak, az Oklahoma Állami Egyetem kvantum-szkeptikusa és kutatója e cikk számos okát megfogalmazta az Élő Tudomány számára.
További információ a Google kvantum-fölény eléréséről.
A kilogramm kvantum
Egy újabb 2019 kvantum inflexiós pont jött a súlyok és a mértékek világából. A standard kilogramm, az a fizikai tárgy, amely meghatározta a tömeg egységet minden mérésnél, már régóta egy 130 éves, 2,2 font súlyú platina-iridium henger volt. és ül egy szobában Franciaországban. Ez megváltozott ebben az évben.
A régi kiló nagyon jó volt, alig változott a tömeg az évtizedek során. De az új kiló tökéletes: A tömeg és az energia közötti alapvető kapcsolat, valamint az energia viselkedésének kvantum skálák alapján a fizikusok képesek voltak meghatározni azt a kilogramm meghatározást, amely egyáltalán nem változik ebben az évben és a világegyetem vége.
További információ a tökéletes kilogrammról.
A valóság egy kicsit törött
A fizikusok egy csoportja kvantumkísérletet készített, amely megmutatta, hogy a tények ténylegesen változnak, a helyzet helyzetétől függően. A fizikusok egyfajta érmedobást hajtottak végre fotonok segítségével egy apró kvantumszámítógépen, és megállapították, hogy az eredmények különböző detektorokon vannak, perspektívaktól függően.
"Megmutatjuk, hogy az atomok és részecskék mikrovilágában, amelyet a kvantummechanika furcsa szabályai szabályozzák, két különböző megfigyelő jogosult saját tényekre" - írta a kísérleti szakemberek a Live Science című cikkben. "Más szóval, magának a természetnek az építőelemeiről szóló legjobb elméletünk szerint a tények valóban szubjektívek lehetnek."
További információ az objektív valóság hiányáról.
Az Entanglement elkapta a csillogását
A fizikusok először készítettek fényképet Albert Einstein "távolról kísérteties cselekvésként" bemutatott jelenségéről, amelyben két részecske fizikailag kapcsolódik egymáshoz, annak ellenére, hogy egymástól távol vannak egymástól. A kvantum világ ezt a tulajdonságát már régóta kísérletileg ellenőrizték, ám ez volt az első eset, amikor valaki meglátta.
További információ az összefonódás felejthetetlen képéről.
Valami nagy több irányba ment
Bizonyos értelemben az összefonódás, a kvantum-szuperpozíció fogalmi ellentéte lehetővé teszi, hogy egyetlen tárgy egyszerre két (vagy több) helyen legyen, annak következménye, hogy az anyag mind részecskék, mind hullámként létezik. Általában ezt apró részecskékkel, például elektronokkal érik el.
De egy 2019-es kísérletben a fizikusoknak sikerült eltávolítaniuk a szuperpozíciót az eddigi legnagyobb léptékben: durva, 2000 atomú molekulák felhasználásával az orvostudomány világából, "oligo-tetrafenil-porfirineknek nevezték, amelyek dúsítottak fluor-alkil-szulfanil-láncokkal".
Olvassa el a szuperpozíció makro-méretű megvalósítását.
A hő átkerült a vákuumba
Normál körülmények között a hő csak egy módon tud áthatolni a vákuumot: sugárzás formájában. (Ez az, amit érzel, amikor a nap sugarai áthaladnak az űrben, hogy egy nyári napon átverjék az arcod.) Ellenkező esetben a szokásos fizikai modellekben a hő kétféleképpen mozog: Először az energiával ellátott részecskék más részecskékbe kopoghatnak, és energiájukat átvihetik. . (Tekerje körül a kezét egy meleg csésze tea körül, hogy érezze ezt a hatást.) Másodszor, egy meleg folyadék kiszoríthatja a hidegebb folyadékot. (Ez történik, amikor bekapcsolja a fűtést autójában, meleg levegővel elárasztva a belső teret.) Tehát sugárzás nélkül a hő nem tud átjutni a vákuumban.
De a kvantumfizika, mint általában, megszegi a szabályokat. Egy 2019-es kísérletben a fizikusok kihasználták azt a tényt, hogy a kvantum skálán a vákuum nem igazán üres. Ehelyett apró, véletlenszerű ingadozások tele vannak, amelyek felbukkannak a létezésbe és kijönnek a létezésből. A kutatók úgy találták, hogy elég kicsi, a hő átjuthat egy vákuumon, ha az ingadozásoktól a másikig ugrik a látszólag üres helyen.
Tudjon meg többet a hő kvantumáról a tér kvantum-vákuumában.
Lehetséges, hogy az ok és a következmény visszafordultak
Ez a következő megállapítás messze nem egy kísérletileg ellenőrzött felfedezésről, és még messze túlmutat a hagyományos kvantumfizika területén. A kvantum gravitációval foglalkozó kutatók - egy kvantummechanika és Einstein általános relativitáselméleti világának egyesítésére szolgáló elméleti konstrukció - kimutatták, hogy bizonyos körülmények között egy esemény hatást válthat ki, amely korábban bekövetkezett.
Bizonyos nagyon nehéz tárgyak az általános relativitásviszonyok miatt befolyásolhatják az idő áramlását a közvetlen közelében. Tudjuk, hogy ez igaz. A kvantum szuperpozíció azt sugallja, hogy az objektumok egyszerre több helyen is lehetnek. Tegyen egy nagyon nehéz tárgyat (például egy nagy bolygót) kvantum-szuperpozíciós állapotba - írta a kutatók, és megtervezheti a furcsalabda-forgatókönyveket, ahol az ok és a következmény rossz sorrendben történik.
További információ az ok és a következmény visszafordításáról.
A kvantumcsatorna repedt
A fizikusok már régóta ismertek a kvantum-alagút néven ismert furcsa hatásáról, amelyben a részecskék látszólag áthaladnak a látszólag átjárhatatlan akadályokon. De nem azért, mert annyira kicsik, hogy lyukakat találnak. 2019-ben egy kísérlet megmutatta, hogyan történik ez valójában.
A kvantumfizika azt mondja, hogy a részecskék szintén hullámok, és ezeket a hullámokat a részecskék helyének valószínűségi előrejelzéseként is gondolhatják. De még mindig hullámok. Összeüt egy hullámot az óceán akadályával szemben, és ez energiát veszít, de a másik oldalon kisebb hullám fog megjelenni. Hasonló eredmény van a kvantum világban - találták a kutatók. És mindaddig, amíg egy kis valószínűségi hullám marad az akadály túloldalán, a részecskenek esélye van arra, hogy az akadályon átjuthasson, és átjárjon egy olyan helyen, ahol úgy tűnik, hogy nem fér bele.
További információ a csodálatos kvantum-alagút effektusról.
A fém hidrogén megjelenhetett a Földön
Nagy év volt az ultra nagynyomású fizika számára. Az egyik legmerészebb állítás egy francia laboratóriumtól származik, amely bejelentette, hogy szent grál anyagot hozott létre az anyagtudomány számára: a fém hidrogént. Elég magas nyomáson, például a Jupiter magjában létezőnek, az egy-proton hidrogénatomok alkálifémként viselkednek. De soha senkinek sem sikerült olyan magas nyomást generálnia, hogy korábban laboratóriumban bemutassa a hatást. Ebben az évben a csapat azt mondta, hogy 425 gigapaszkal körül látta (ez a Föld tengeri szintjén mért légköri nyomás 4,2 millió szorosa). De nem mindenki vásárolja meg ezt az állítást.
További információ a fémhidrogénről.
Láttuk a kvantum teknősöt
Zapolja be a hűtött atomok tömegét mágneses mezővel, és látni fogja a "kvantum tűzijátékot": az atomfúvókák látszólag véletlenszerű irányban tüzelnek ki. A kutatók azt gyanították, hogy lehet minta a tűzijátékban, de ez nem volt egyértelmű a látványtól. A számítógép segítségével azonban a kutatók felfedezték a tűzijáték hatását: kvantum teknős. Még senki sem tudja, miért veszi ezt a formát.
További információ a kvantum teknősről.
Egy apró kvantumszámítógép visszafordította az időt
Az időnek csak egy irányba kell haladnia: előre. Öntsön egy kis tejet a földre, és nincs mód arra, hogy a szennyeződést tökéletesen kiszárítsa, és ugyanazt a tiszta tejet visszaszerezze a pohárba. A terjedő kvantumhullám-függvény nem elterjedt.
Ez az eset kivételével megtörtént. Egy apró, kétbbitos kvantumszámítógép segítségével a fizikusok képesek voltak olyan algoritmust írni, amely a hullám minden egyes hullámait visszajuttathatja a létrehozó részecskébe - lecsupaszítja az eseményt, és hatékonyan visszafordítja az idő nyílát.
További információ az idő nyíl megfordításáról.
Egy másik kvantumszámítógép 16 jövőt látott
A kvantumszámítógépek egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy az 1s és 0s helyett a szuperpozíciókra támaszkodnak, hogy képesek egyszerre több számítás elvégzésére. Ez az előny teljes mértékben megjelenik egy 2019-ben kifejlesztett új kvantum-előrejelző motorban. A kapcsolódó események sorozatát szimulálva a motor mögött álló kutatók képesek voltak 16 lehetséges jövőt kódolni egyetlen fotonba a motorjukban. Most ez multitasking!
Tudjon meg többet a 16 lehetséges határidős ügyről.
