מדע המנפח את הראש
העולם הקטן עלה לכמה דברים די גדולים השנה. ממצבים של חתול שרדינגר מוזרים, לתעלומות של מים ועד לחלקיקים בלתי נראים שנראים מעל הקרח באנטארקטיקה, פיזיקת החלקיקים הוכיחה שיש אלמונים רבים ביקום שאנחנו יכולים לחקור. להלן 18 סיפורי הפיזיקה של חלקיקים מכניקת הקוונטים ומהפכחות האנרגיה הגבוהה של 2018.
נתוני הקוונטים התחזקו מתמיד
כדי לבנות מחשבים קוונטיים, המדענים יצטרכו להבין תחילה כיצד לתמרן ולאחסן מידע יעיל בעזרת אובייקטים קוונטיים. בשנת 2018, החוקרים הצליחו להגיע לאבן דרך במאמץ ההוא, וארזו 18 קילוביטים של מידע קוונטי לשישה פוטונים בלבד, שיא חדש.
המדחום הלך שרדינגר
בעולם שלנו, הטמפרטורה היא רק דבר אחד. אם מקפיא קר מספיק להכין קרח, כל מים שתכניסו לתוכו צריך להקפיא. אך מכניקת הקוונטים מאפשרת לחפצים להתקיים בחוסר וודאות בין מצבים מרובים, במובן מסוים להיות יותר מדבר אחד בו זמנית - ממש כמו שהחתול של שרדינגר חי ומת גם בניסוי המחשבה שלו. ובשנת 2018 נודע לנו שהדבר תקף גם לטמפרטורה. עצמים קוונטיים יכולים, מנקודת מבט מסוימת, להיות חמים וקרים בו זמנית.
מסלול זמן אבוד קל
הזמן אמור לזרום לכיוון אחד, בעקבות הדרך שנקבעה לו על ידי סיבתיות. כדור באולינג מתגלגל במורד הנתיב ונחבט בסיכה, כך שהסיכה נופלת. הסיכה נופלת אינה גורמת לכדור הבאולינג להתגלגל במורד הנתיב ולהכות בו. אבל בתחום הקוונטי, הדברים יותר מעורפלים. צוות מדענים בשנת 2018 שלח פוטון למסע, כזה שהיה צריך להוריד אותו בדרך A ואז נתיב B, או שביל B ואז נתיב A. אבל בזכות הדרך האוביזית האווזית הקוונטית מתפקדת, הפוטון הזה לא עשה זאת אני לא הולך בדרך אחת לפני השנייה. זה בא אחרי שניהם, בלי לטרוח לבחור הזמנה.
הפיזיקה הקוונטית אילצה אותנו להעריך מחדש את החיים
בתיאוריה, פיזיקת הקוונטים צריכה לעבוד עבור עצמים בכל גודל. אולם חוקרים רבים מאמינים כי החיים עשויים להיות מסובכים מכדי שיוכלו להופיע כל סוג של השפעות קוונטיות משמעותיות. אולם נראה כי ניסוי שנערך בשנת 2016 הראה כי חיידקים אינטראקציה קוונטית מכנית עם אור בצורה מאוד מוגבלת ועדינה. בשנת 2018, קבוצה נוספת של חוקרים חזרה לאחור והביטה בניסוי ההוא וגילה שמשהו עמוק וזר הרבה יותר שקורה, מה שאילץ אותנו להעריך מחדש את החיים ואת עולם הקוונטים.
משקולת זעירה מסתובבת ממש ממש ממש
לפעמים, כשיש לך צעצוע חדש, אתה צריך להוציא אותו לסיבוב. זה מה שעשו המדענים עם כדוריות סיליקה משותפות השנה, "פעמוני ננו" באורך של 320,000 ננומטר ברוחב של כ- 320 ננומטר. בעזרת לייזרים הם פוצצו את המשקולות הללו למהירויות סיבוב של 60 מיליארד סיבובים בדקה.
מים חשפו את ג'קיל והייד
אין באמת רק סוג אחד של מולקולת מים, ניסוי קוונטי-פיזיקתי שנחשף השנה. במקום זאת, ישנם שניים. שניהם מורכבים משני אטומי מימן הנצמדים מאטום חמצן אחד גדול, H2O. אבל בסוג מים אחד, המכונה "אורתו-מים", לאטומי המימן הללו יש "ספינים" קוונטיים המפנים לאותו כיוון. בסוג אחר של מים, המכונים "מים-מים", הספינים הללו מצביעים על כיוונים מנוגדים.
איינשטיין הוכח שוב כצדק
צוות מדענים שוויצרי ביצע בדיקה מאסיבית של אחד הפרדוקסים המוזרים ביותר במכניקת הקוונטים, דוגמה אדירה לסוג ההתנהגות של אלברט איינשטיין בספקנות המכונה "פעולה מפחידה במרחק". בעזרת גוש סופר מקורר של כמעט 600 אטומים, הם הראו שההסתבכות עדיין עובדת אפילו בקנה מידה גדול מאוד (מדבר קוונטי-מכני).
20 קווביט הסתבכו
קוביטים הם היחידה הבסיסית של מידע במחשבים קוונטיים, וביצוע עבודת מחשבים קוונטיים כרוך בהסתבכותם זה עם זה. בשנת 2018, ניסוי הצליח לסבך 20 מקביטים ביחד ולגרום להם לדבר זה עם זה ואז לקרוא שוב את המידע שהכיל. התוצאה הייתה מעין אב-טיפוס של זיכרון לטווח קצר עבור מערכת מחשב קוונטי.
מכ"ם קוונטי התקרב להפוך למציאות
הרדאר הצבאי פועל באמצעות הקפצת גלי רדיו מעצמים שטסים בשמיים. אבל באזורים הסמוכים לקוטב הצפוני המגנטי של כדור הארץ, האותות הללו יכולים להיות מעורבבים. ויש מטוסי התגנבות שנועדו להימנע מקפצת גלי רדאר למקורם. בשנת 2018, קנדה התקדמה ברדאר קוונטי שינתן פוטונים קלים ממטוסים נכנסים, לאחר שסיבכה את אותם פוטונים עם פוטונים אחרים רחוקים, בבסיס הרדאר. מערכת הרדאר הקוונטית הייתה בוחנת פוטונים בבסיס כדי לראות אם שותפים שלהם מסתבכים טופלו על ידי טכנולוגיות קוונטיות.
האקראיות הקוונטית הפכה מעט יותר דמוקרטית
אקראיות חשובה ביותר לביטחון הרשת. אבל אקראיות אמיתית, שאי אפשר לחזות אותה פיזית, קשה להפתיע באופן מפתיע. אחד המקורות הבודדים לאקראיות בעולם הוא התחום הקוונטי, שאינו נגיש לרובנו. אבל זה השתנה בשנת 2018, כשמדענים יצרו "משואה" מקרית אקראית - מקור ציבורי למחרוזות אקראיות של מספרים שכל אחד יכול לגשת אליהם. מאז הם הפכו את המקור למורכב ושימושי יותר, ויש עוד מקורות לאקראיות בציבור בקרוב.
