العلوم التي تهب العقل
نهض العالم الصغير ببعض الأشياء الكبيرة هذا العام. من مواقف قط شرودنغر الغريبة إلى أسرار الماء إلى جزيئات تبدو مستحيلة تتطاير من جليد القطب الجنوبي ، أثبتت فيزياء الجسيمات أن هناك العديد من الأشياء المجهولة في الكون لنستكشفها. فيما يلي أكثر 18 ميكانيكا كم مذهلة وقصص فيزياء الجسيمات عالية الطاقة لعام 2018.
أصبحت البيانات الكمية أكثر كثافة من أي وقت مضى
لبناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، سيتعين على العلماء أولاً معرفة كيفية التعامل مع المعلومات الكمية وتخزينها بشكل فعال. في عام 2018 ، حقق الباحثون علامة فارقة في هذا الجهد ، حيث قاموا بتعبئة 18 كيلو بت من المعلومات الكمية في ستة فوتونات فقط ، وهو رقم قياسي جديد.
ذهب مقياس الحرارة شرودنغر
في عالمنا ، درجة الحرارة شيء واحد فقط. إذا كان المجمد باردًا بما يكفي لصنع الثلج ، فيجب أن يتجمد أي ماء تضعه بداخله. لكن ميكانيكا الكم تسمح بوجود الأشياء في حالة من عدم اليقين بين حالات متعددة ، بمعنى أن تكون أكثر من شيء واحد في نفس الوقت - تمامًا مثل قط شرودنغر حيًا وماتًا في تجربته الفكرية. وفي عام 2018 ، علمنا أن هذا ينطبق على درجة الحرارة أيضًا. يمكن للأجسام الكمومية ، من وجهة نظر معينة ، أن تكون ساخنة وباردة في نفس الوقت.
فقدت مسار الضوء من الوقت
من المفترض أن يتدفق الوقت في اتجاه واحد ، يتبع المسار المحدد له حسب السببية. تتدحرج كرة البولينج في الممر وتضرب إلى دبوس ، بحيث يسقط الدبوس. لا يؤدي سقوط الدبوس إلى انزلاق كرة البولينج في الممر والصفع فيه. ولكن في عالم الكم ، الأمور أكثر ضبابية. أرسل فريق من العلماء في عام 2018 فوتونًا في رحلة ، كان يجب أن يأخذها إلى أسفل المسار A ثم المسار B ، أو المسار B ثم المسار A. ولكن بفضل الطريقة الفضفاضة التي تعمل بها الأشياء الكمومية ، لم يفعل ذلك الفوتون لا تتبع مسارًا واحدًا قبل الآخر. تبع ذلك كلاهما ، دون عناء اختيار أمر.
أجبرتنا فيزياء الكم على إعادة تقييم الحياة
من الناحية النظرية ، يجب أن تعمل فيزياء الكم لأجسام من أي حجم. لكن العديد من الباحثين يعتقدون أن الحياة قد تكون معقدة للغاية بحيث لا يظهر أي نوع من التأثيرات الكمية ذات معنى. ولكن يبدو أن تجربة أجريت في عام 2016 أظهرت أن البكتيريا تتفاعل ميكانيكيًا مع الكم بطريقة خفيفة ودقيقة للغاية. في عام 2018 ، عادت مجموعة أخرى من الباحثين ونظرت إلى تلك التجربة ووجدت أن شيئًا أكثر عمقًا وغرابة ربما كان يحدث ، مما أجبرنا على إعادة تقييم الحياة والعالم الكمي.
نسج الدمبل الصغير حقًا ، سريعًا حقًا
في بعض الأحيان ، عندما يكون لديك لعبة جديدة ، عليك إخراجها لتدور. هذا ما فعله العلماء بمجالات السليكا المشتركة هذا العام ، والتي يبلغ طولها 0.000012 بوصة (320 نانومتر) وعرضها حوالي 0.000007 بوصة (170 نانومتر). باستخدام الليزر ، قاموا بتفجير تلك الأثقال حتى سرعات دوران تصل إلى 60 مليار دوامة في الدقيقة.
كشفت المياه Jekyll و Hyde
كشفت تجربة الفيزياء الكمومية هذا العام أنه لا يوجد نوع واحد فقط من جزيء الماء. بدلاً من ذلك ، هناك نوعان. كلاهما مكون من ذرتين هيدروجين تلتصق من ذرة أكسجين كبيرة ، H2O. ولكن في نوع واحد من الماء ، يسمى "الماء العظمي" ، تحتوي ذرات الهيدروجين هذه على "أدوار" كمية تشير في نفس الاتجاه. في نوع آخر من الماء ، يسمى "شبه الماء" ، تشير هذه اللفات في اتجاهين متعاكسين.
ثبت أن أينشتاين على حق مرة أخرى
أجرى فريق من العلماء السويسريين اختبارًا هائلاً لواحدة من أغرب المفارقات في ميكانيكا الكم ، وهو مثال ضخم على نوع السلوك الذي وصفه ألبرت أينشتاين بشكل متشكك بـ "العمل المخيف عن بعد". وباستخدام مجموعة فائقة التبريد تتكون من ما يقرب من 600 ذرة ، أظهروا أن التشابك لا يزال يعمل حتى في المقاييس الكبيرة (التي تتحدث ميكانيكا الكم).
20 كيوبت تشابكت
Qubits هي الوحدة الأساسية للمعلومات في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، وسيتضمن عمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تشابكها مع بعضها البعض. في عام 2018 ، نجحت التجربة في تشابك 20 كيلوبتات معًا وجعلها تتحدث مع بعضها البعض ، ثم قراءة المعلومات التي تحتوي عليها. وكانت النتيجة نوعًا من النموذج الأولي للذاكرة قصيرة المدى لنظام الكمبيوتر الكمومي.
اقترب رادار الكم من أن يصبح حقيقة
يعمل الرادار العسكري عن طريق ارتداد موجات الراديو عن الأجسام التي تطير في السماء. ولكن في المناطق القريبة من القطب الشمالي المغناطيسي للأرض ، يمكن أن يتم تشويش هذه الإشارات. وهناك طائرات خفية مصممة لتجنب ارتداد موجات الرادار عند مصدرها. في عام 2018 ، أحرزت كندا تقدمًا على رادار كمومي من شأنه أن يرتد فوتونات الضوء من الطائرات القادمة ، بعد تشابك تلك الفوتونات بفوتونات أخرى بعيدة ، في قاعدة الرادار. سيدرس نظام الرادار الكمومي الفوتونات في القاعدة لمعرفة ما إذا كان شركاؤهم المتشابكون يتعرضون للعبث بواسطة التقنيات الكمومية.
أصبحت عشوائية الكم أكثر ديمقراطية قليلاً
العشوائية مهمة للغاية للأمن السيبراني. لكن العشوائية الحقيقية ، التي يصعب التكهن بها جسديًا ، يصعب الحصول عليها بشكل مدهش. أحد المصادر القليلة للعشوائية في العالم هو المجال الكمي ، الذي لا يمكن لمعظمنا الوصول إليه. لكن هذا تغير في عام 2018 ، عندما أنشأ العلماء "منارة" عشوائية عبر الإنترنت - مصدر عام لسلاسل عشوائية من الأرقام التي يمكن لأي شخص الوصول إليها. ومنذ ذلك الحين ، جعلوا هذا المصدر أكثر تعقيدًا وفائدة ، وهناك المزيد من مصادر العشوائية العامة قريبًا.
