Meelde puhutav teadus
Väike maailm sai sel aastal hakkama päris suurte asjadega. Alates kummalistest Schrödingeri kassiolukordadest kuni vee müsteeriumideni kuni Antarktika jääst üles lendavate võimatuna näivate osakesteni tõestas osakeste füüsika, et universumis on palju tundmatuid, mida meil on vaja uurida. Siin on 18 201 aasta kõige uimastatumat kvantmehaanika ja suure energiatarbega osakeste füüsika lugu.
Kvantandmed muutusid tihedamaks kui kunagi varem
Kvantarvutite ehitamiseks peavad teadlased kõigepealt välja mõtlema, kuidas kvantobjektidega teavet manipuleerida ja tõhusalt talletada. 2018. aastal tabasid teadlased selle eesmärgi saavutamise verstaposti, pakendades 18 kvbitist kvantteavet kõigest kuueks footoniks, mis on uus rekord.
Termomeeter läks Schrödinger
Meie maailmas on temperatuur vaid üks asi. Kui sügavkülmik on jää tegemiseks piisavalt külm, peaks vesi, mille selle sisse panite, külmuma. Kuid kvantmehaanika võimaldab objektidel eksisteerida määramatuses mitme oleku vahel, teatud mõttes korraga rohkem kui ühe asjana - nii nagu Schrödingeri kass on tema mõttekatses nii elus kui ka surnud. Ja 2018. aastal saime teada, et see kehtib ka temperatuuri kohta. Kvantobjektid võivad teatud vaatenurgast olla korraga nii kuumad kui ka külmad.
Valgus kaotas aja jälgimise
Aeg peaks voolama ühes suunas, järgides põhjuslikkuse poolt selleks seatud rada. Keeglikuul veereb mööda rada ja haakub tihvtiga, nii et tihvt kukub. Nööpnõela kukkumine ei põhjusta bowlingu palli sõidurajalt alla veeremist ja selle sisse löömist. Kuid kvantvaldkonnas on asjad sumedamad. Teadlaste meeskond saatis 2018. aastal teekonnale footoni, mille ta oleks pidanud võtma mööda rada A ja seejärel rada B ehk rada B ja seejärel rada A. Kuid tänu kvantobjektide lõtv-libatee funktsioonile see footon ei õnnestunud ei lähe mööda ühte rada enne teist. See järgnes neile mõlemale, viitsimata tellimust valida.
Kvantfüüsika sundis meid elu ümber hindama
Teoreetiliselt peaks kvantfüüsika toimima mis tahes suurusega objektide jaoks. Kuid paljud teadlased usuvad, et elu võib olla liiga keeruline, et tekiks igasugune tähenduslik kvantmõju. Kuid näis, et 2016. aastal läbi viidud eksperiment näitas baktereid, mis suhtlevad kvantmehaaniliselt valgusega väga piiratud ja peenel viisil. Aastal 2018 läks üks teine teadlaste rühm tagasi ja vaatas seda katset ning leidis, et toimuda võis midagi palju sügavamat ja võõramat, sundides meid elu ja kvantmaailma ümber hindama.
Pisike hantel keerles tõesti, väga kiiresti
Mõnikord, kui olete saanud uue mänguasja, peate selle keerutamiseks välja võtma. Nii tegid teadlased sel aastal ränidioksiidi liidesfääridega, mille nanodumbel on vaid 0,000012 tolli (320 nanomeetrit) pikad ja umbes 0,000007 tolli laiad (170 nm). Laserite abil puhusid nad neid hantleid pöörlemiskiirusele 60 miljardit keerist minutis.
Vesi paljastas oma Jekylli ja Hyde
Vee molekule pole tegelikult ainult ühte tüüpi, selgus kvantfüüsika eksperimendist sel aastal. Selle asemel on kaks. Mõlemad koosnevad kahest vesinikuaatomist, mis kleepuvad ühest suurest hapnikuaatomist, H2O. Kuid ühes vees, mida nimetatakse "ortoveeks", on neil vesinikuaatomitel kvant "keerutused", mis näitavad samas suunas. Teises vees, mida nimetatakse "paraveeks", osutavad need spinnid vastassuundades.
Einsteinil oli jälle õigus
Šveitsi teadlaste meeskond on teinud kvantmehaanika ühe kummalisema paradoksi massiivse testi - see on hiiglaslik näide Albert Einsteini käitumisest, mida skeptiliselt nimetatakse õudseks tegutsemiseks eemalt. Ligikaudu 600 aatomiga ülijahutatud klompi kasutades näitasid nad, et takerdumine toimib endiselt ka väga suurte (kvantmehaaniliselt kõnelevate) skaalade korral.
20 jänni takerdusid
Kvitsid on kvantarvutites peamine teabeühik ja kvantarvutite tööks muutmine tähendab nende omavahelist takerdumist. 2018. aastal õnnestus eksperimendil 20 viktoriini omavahel kinni haarata ja panna need omavahel rääkima, seejärel lugeda neis sisalduvat teavet tagasi. Tulemuseks oli mingi kvantarvuti süsteemi lühiajalise mälu prototüüp.
Kvantradar sai reaalsuseks saamisele lähemale
Sõjaline radar toimib nii, et raadiolained põrkavad läbi taeva lendavatelt objektidelt. Kuid Maa magnetilise põhjapooluse lähedal asuvates piirkondades võivad need signaalid hajuda. Ja seal on varjatud lennukeid, mis on loodud vältimaks radarilainete põrkamist tagasi nende tekkekohas. 2018. aastal tegi Kanada edusamme kvantradari osas, mis põrkab sissetulevatelt lennukitelt heledad footonid pärast nende footonite sidumist teiste kaugete footonitega radaribaasi. Kvantradarisüsteem uuriks põhjas asuvaid footoneid, et näha, kas nende takerdunud partnereid on kvanttehnoloogia abil rikutud.
Kvantjuhuslikkus muutus natuke demokraatlikumaks
Juhuslikkus on küberturvalisuse jaoks äärmiselt oluline. Kuid tõelist juhuslikkust, mida on füüsiliselt võimatu ennustada, on üllatavalt raske saavutada. Üks vähestest juhuslikkuse allikatest maailmas on kvantvaldkond, mis on enamikule meist kättesaamatu. Kuid see muutus 2018. aastal, kui teadlased lõid veebipõhise juhuslikkuse "majaka" - juhusliku numbrijadade avaliku allika, millele igaüks pääseb. Pärast seda on nad muutnud selle allika keerukamaks ja kasulikumaks ning varsti on ka rohkem avaliku juhuslikkuse allikaid.
