Khoa học tâm trí
Thế giới nhỏ bé đã có một số điều khá lớn trong năm nay. Từ những tình huống mèo Schrödinger kỳ lạ đến những bí ẩn của nước cho đến những hạt dường như không thể bay lên từ băng Nam Cực, vật lý hạt đã chứng minh rằng có rất nhiều điều chưa biết trong vũ trụ để chúng ta khám phá. Dưới đây là 18 câu chuyện cơ học lượng tử tuyệt vời nhất và câu chuyện vật lý hạt năng lượng cao năm 2018.
Dữ liệu lượng tử ngày càng dày đặc hơn bao giờ hết
Để chế tạo máy tính lượng tử, trước tiên các nhà khoa học sẽ phải tìm ra cách thao tác và lưu trữ thông tin hiệu quả với các đối tượng lượng tử. Năm 2018, các nhà nghiên cứu đã đạt được một cột mốc trong nỗ lực đó, đóng gói 18 qubit thông tin lượng tử vào chỉ sáu photon, một kỷ lục mới.
Nhiệt kế đi Schrödinger
Trong thế giới của chúng ta, nhiệt độ chỉ là một thứ. Nếu một tủ đông đủ lạnh để làm đá, bất kỳ nước nào bạn đặt bên trong nó sẽ bị đóng băng. Nhưng cơ học lượng tử cho phép các vật thể tồn tại không chắc chắn giữa nhiều trạng thái, theo nghĩa là có nhiều hơn một thứ cùng một lúc - giống như con mèo của Schrödinger vừa sống vừa chết trong thí nghiệm suy nghĩ của mình. Và vào năm 2018, chúng tôi đã học được rằng điều này cũng áp dụng cho nhiệt độ. Các đối tượng lượng tử có thể, từ một quan điểm nhất định, có thể vừa nóng vừa lạnh.
Ánh sáng mất dấu thời gian
Thời gian được cho là chảy theo một hướng, đi theo con đường được đặt cho nó theo quan hệ nhân quả. Một quả bóng bowling lăn xuống một làn đường và đập vào một cái chốt, vì vậy pin rơi xuống. Chốt rơi không làm cho quả bóng bowling lăn xuống làn và đập vào nó. Nhưng trong cõi lượng tử, mọi thứ còn mờ nhạt hơn. Một nhóm các nhà khoa học năm 2018 đã gửi một photon trên một hành trình, một người nên đưa nó xuống đường A và sau đó là đường B, hoặc đường B và sau đó là đường A. Nhưng nhờ vào các vật thể lượng tử lỏng lẻo hoạt động, photon đó đã không hoạt động Không đi theo con đường này trước con đường kia. Nó đi theo cả hai, mà không thèm chọn một đơn đặt hàng.
Vật lý lượng tử buộc chúng ta phải đánh giá lại cuộc sống
Về lý thuyết, vật lý lượng tử nên hoạt động cho các vật thể có kích thước bất kỳ. Nhưng nhiều nhà nghiên cứu tin rằng cuộc sống có thể quá phức tạp đối với bất kỳ loại hiệu ứng lượng tử có ý nghĩa nào xuất hiện. Nhưng một thí nghiệm được thực hiện vào năm 2016 dường như đã cho thấy vi khuẩn tương tác cơ học lượng tử với ánh sáng theo một cách rất hạn chế, tinh tế. Năm 2018, một nhóm các nhà nghiên cứu khác đã quay lại và xem xét thí nghiệm đó và thấy rằng một điều gì đó sâu sắc và xa lạ hơn có thể đã xảy ra, buộc chúng ta phải đánh giá lại cuộc sống và thế giới lượng tử.
Một quả tạ nhỏ xoay tròn thực sự, rất nhanh
Đôi khi, khi bạn có một món đồ chơi mới, bạn phải lấy nó ra để quay. Đó là những gì các nhà khoa học đã làm với các quả cầu silica trong năm nay, "dây nano" chỉ dài 0,000012 inch (320 nanomet) và rộng khoảng 0,000007 inch (170nm). Sử dụng tia laser, họ đã thổi những quả tạ đó lên tới tốc độ quay 60 tỷ xoáy mỗi phút.
Nước tiết lộ Jekyll và Hyde của nó
Thực sự không chỉ có một loại phân tử nước, một thí nghiệm vật lý lượng tử tiết lộ năm nay. Thay vào đó, có hai. Cả hai đều được tạo thành từ hai nguyên tử hydro bám lên từ một nguyên tử oxy lớn, H2O. Nhưng trong một loại nước, được gọi là "ortho-water", những nguyên tử hydro đó có "spin" lượng tử chỉ theo cùng một hướng. Trong một loại nước khác, được gọi là "para-water", những spin đó quay ngược hướng nhau.
Einstein đã được chứng minh một lần nữa
Một nhóm các nhà khoa học Thụy Sĩ đã thực hiện một thử nghiệm lớn về một trong những nghịch lý kỳ lạ nhất trong cơ học lượng tử, một ví dụ lớn về loại hành vi mà Albert Einstein nghi ngờ gọi là "hành động ma quái ở khoảng cách xa". Sử dụng một cụm siêu lạnh gồm gần 600 nguyên tử, họ đã chỉ ra rằng sự vướng víu vẫn hoạt động ngay cả ở quy mô rất lớn (nói về cơ học lượng tử).
20 qubit bị vướng
Qubits là đơn vị thông tin cơ bản trong máy tính lượng tử và làm cho máy tính lượng tử hoạt động sẽ liên quan đến việc vướng víu chúng với nhau. Năm 2018, một thí nghiệm đã xoay sở để kết hợp 20 qubit với nhau và khiến chúng nói chuyện với nhau, sau đó đọc lại thông tin chúng chứa. Kết quả là một loại nguyên mẫu của bộ nhớ ngắn hạn cho một hệ thống máy tính lượng tử.
Radar lượng tử đã tiến gần hơn để trở thành hiện thực
Radar quân sự hoạt động bằng cách dội sóng vô tuyến ra khỏi các vật thể bay trên bầu trời. Nhưng ở những vùng gần cực bắc từ tính của Trái đất, những tín hiệu đó có thể bị xáo trộn. Và có những chiếc máy bay tàng hình được thiết kế để tránh sóng radar dội ngược trở lại nguồn của chúng. Năm 2018, Canada đã đạt được tiến bộ về một radar lượng tử sẽ phản xạ các photon ánh sáng ra khỏi các mặt phẳng tới, sau khi vướng vào các photon đó với các photon khác ở xa, tại căn cứ radar. Hệ thống radar lượng tử sẽ nghiên cứu các photon ở căn cứ để xem các đối tác vướng víu của chúng có bị can thiệp bởi các công nghệ lượng tử hay không.
Sự ngẫu nhiên lượng tử trở nên dân chủ hơn một chút
Sự ngẫu nhiên là vô cùng quan trọng đối với an ninh mạng. Nhưng sự ngẫu nhiên thực sự, điều không thể dự đoán về mặt vật lý, thật đáng ngạc nhiên khó có thể xảy ra. Một trong số ít nguồn ngẫu nhiên trên thế giới là cõi lượng tử, không thể tiếp cận được với hầu hết chúng ta. Nhưng điều đó đã thay đổi vào năm 2018, khi các nhà khoa học tạo ra một "đèn hiệu" ngẫu nhiên trực tuyến - một nguồn công khai các chuỗi số ngẫu nhiên mà bất cứ ai cũng có thể truy cập. Kể từ đó, họ đã làm cho nguồn đó trở nên phức tạp và hữu ích hơn và sẽ sớm có thêm nhiều nguồn ngẫu nhiên công khai.
