En küçük ölçekli olayların devasa sonuçları vardır. Ve hiçbir bilim alanı, çoğunlukla çok küçük şeylerin garip davranışlarını araştıran kuantum fiziğinden daha iyi olduğunu göstermez. 2019'da kuantum deneyleri yeni ve hatta daha garip yerlere gitti ve bazı kimi tartışmalara rağmen pratik kuantum hesaplama gerçeğe yakınlaştı. Bunlar 2019'un en önemli ve şaşırtıcı kuantum olaylarıydı.
Google, "kuantum üstünlüğünü" iddia ediyor
2019'dan bir kuantum haber öğesi tarih kitapları yaparsa, muhtemelen Google'dan gelen büyük bir duyuru olacaktır: Teknoloji şirketi, "kuantum üstünlüğünü" başardığını açıkladı. Bu, Google'ın belirli görevleri herhangi bir klasik bilgisayarın yapabileceğinden daha hızlı gerçekleştirebilecek bir bilgisayar inşa ettiğini söylemenin süslü bir yolu. (Klasik bilgisayarlar kategorisi, bu makaleyi okumak için kullandığınız cihaz gibi normal eski 1 ve 0'lara dayanan herhangi bir makineyi içerir.)
Google'ın kuantum üstünlüğü iddiası, eğer gerçekleşirse, bilgi işlem tarihindeki bir bükülme noktasını işaret edecektir. Kuantum bilgisayarlar, hesaplamalarını yapmak için dolaşma gibi garip küçük ölçekli fiziksel etkilere ve nano evrendeki bazı temel belirsizliklere güvenir. Teorik olarak, bu kalite bu makinelere klasik bilgisayarlara göre bazı avantajlar sağlar. Klasik şifreleme düzenlerini kolayca kırabilir, mükemmel şifreli mesajlar gönderebilir, bazı simülasyonları klasik bilgisayarlardan daha hızlı çalıştırabilir ve genellikle zor sorunları çok kolay bir şekilde çözebilirler. Zorluk şu ki, hiç kimse Google'ın bu yılki başarısına kadar bu teorik avantajlardan yararlanabilecek kadar hızlı bir kuantum bilgisayarı yapmamıştı.
Yine de herkes teknoloji şirketinin üstünlük talebini satın almıyor. Oklahoma Eyalet Üniversitesi'nde bir kuantum şüphecisi ve araştırmacısı olan Subhash Kak, bu makalede Canlı Bilim için birçok nedeni ortaya koydu.
Google'ın kuantum üstünlüğünü başarması hakkında daha fazla bilgi edinin.
Kilogram kuantuma gider
Bir başka 2019 kuantum bükülme noktası da ağırlık ve ölçü dünyasından geldi. Tüm ölçümler için kütle birimini tanımlayan fiziksel nesne olan standart kilogram, uzun süredir 2.2 lb ağırlığında 130 yıllık platin-iridyum silindiriydi. ve Fransa'da bir odada oturuyor. Bu yıl değişti.
Eski kilo oldukça iyiydi, on yıllar boyunca neredeyse hiç kütle değişmiyordu. Ancak yeni kilo mükemmel: Kütle ve enerji arasındaki temel ilişkiye ve kuantum ölçeklerde enerjinin davranışındaki bir tuhaflığa dayanarak, fizikçiler arasında hiç değişmeyecek kilogram tanımına varmayı başardılar bu yıl ve evrenin sonu.
Mükemmel kilogram hakkında daha fazla bilgi edinin.
Gerçeklik biraz kırıldı
Bir fizikçi ekibi, gerçeklerin duruma bakış açınıza bağlı olarak değiştiğini gösteren bir kuantum deneyi tasarladı. Fizikçiler, küçük bir kuantum bilgisayarındaki fotonları kullanarak bir çeşit "bozuk para atma" yaptılar ve sonuçların bakış açılarına bağlı olarak farklı dedektörlerde farklı olduğunu fark ettiler.
Deneyciler, Canlı Bilim için bir makalede, "Kuantum mekaniğinin garip kuralları tarafından yönetilen atomların ve parçacıkların mikro dünyasında, iki farklı gözlemcinin kendi gerçeklerine sahip olduğunu gösteriyoruz" dedi. “Başka bir deyişle, doğanın kendisinin yapı taşlarına ilişkin en iyi teorimize göre, gerçekler aslında öznel olabilir.”
Nesnel gerçeklik eksikliği hakkında daha fazla bilgi edinin.
Dolaşıklık cazibesini vurdu
İlk kez, fizikçiler Albert Einstein'ın "uzaktan ürkütücü eylem" olarak nitelendirdiği, iki parçacığın mesafeler arasında ayrılmış olmasına rağmen fiziksel olarak bağlı kaldığı bir fotoğrafını yaptılar. Kuantum dünyasının bu özelliği uzun zamandır deneysel olarak doğrulanmıştı, ancak bu ilk kez herkes onu görmeye başladı.
Dolaşmanın unutulmaz görüntüsü hakkında daha fazla bilgi edinin.
Büyük bir şey birden çok yöne gitti
Bazı yönlerden dolaşıklığın kavramsal zıttı olan kuantum süperpozisyonu, tek bir nesnenin aynı anda iki (veya daha fazla) yerde bulunmasını sağlar, bu da hem parçacıklar hem de dalgalar olarak var olan maddenin bir sonucudur. Tipik olarak, bu, elektronlar gibi küçük parçacıklarla elde edilir.
Ancak 2019'daki bir deneyde fizikçiler, üst üste binmeyi şimdiye kadarki en büyük ölçekte çekmeyi başardılar: tıp biliminin dünyasından, "floroalkilsülfanil zincirleri ile zenginleştirilmiş oligo-tetrafenilporfirinler" olarak bilinen 2.000 atomlu molekülleri kullanarak.
Süperpozisyonun makro ölçekte başarısı hakkında bilgi edinin.
Isı vakumu geçti
Normal şartlar altında, ısı bir vakumu sadece bir şekilde geçebilir: radyasyon şeklinde. (Güneş ışınları bir yaz gününde yüzünüzde yenmek için uzayı geçtiğinde hissettiğiniz şey budur.) Aksi takdirde, standart fiziksel modellerde ısı iki şekilde hareket eder: Birincisi, enerjili parçacıklar diğer parçacıklara çarpabilir ve enerjilerini aktarabilir. . (Bu etkiyi hissetmek için ellerinizi ılık bir fincan çayın etrafına sarın.) İkincisi, ılık bir sıvı daha soğuk bir sıvıyı değiştirebilir. (Aracınızdaki ısıtıcıyı açtığınızda, iç mekanı sıcak hava ile doldurduğunuzda olan şey budur.) Yani radyasyon olmadan ısı bir vakumu geçemez.
Ancak kuantum fiziği, her zamanki gibi kuralları ihlal eder. 2019'da yapılan bir deneyde fizikçiler, kuantum ölçeğinde, vakumların gerçekten boş olmadığı gerçeğinden yararlandı. Bunun yerine, varoluş içine giren ve çıkan küçük, rastgele dalgalanmalarla doludurlar. Araştırmacılar, yeterince küçük bir ölçekte, görünüşe göre boş alanda bir dalgalanmadan diğerine atlayarak ısının bir vakumu geçebileceğini buldular.
Uzayın kuantum vakumu boyunca ısı sıçraması hakkında daha fazla bilgi edinin.
Neden ve sonuç geriye gitmiş olabilir
Bir sonraki bulgu, deneysel olarak doğrulanmış bir keşiften uzaktır ve geleneksel kuantum fiziği alanının dışında bile. Ancak kuantum mekaniği ile çalışan kuantum mekaniği ve Einstein'ın genel göreliliğini birleştirmek için tasarlanmış teorik bir yapı olan kuantum yerçekimi ile çalışan araştırmacılar, belirli koşullar altında bir olayın daha önce meydana gelen bir etkiye neden olabileceğini gösterdi.
Bazı çok ağır nesneler, genel görelilik nedeniyle yakın çevrelerindeki zaman akışını etkileyebilir. Bunun doğru olduğunu biliyoruz. Ve kuantum süperpozisyonu, nesnelerin aynı anda birden fazla yerde olabileceğini belirler. Araştırmacılar, kuantum süperpozisyonuna çok ağır bir nesne (büyük bir gezegen gibi) koydu ve neden ve etkinin yanlış sırada gerçekleştiği garip senaryolar tasarlayabilirsiniz.
Sebep ve sonuç tersine çevirme hakkında daha fazla bilgi edinin.
Kuantum tünel çatlaması
Fizikçiler uzun zamandır “kuantum tünelleme” olarak bilinen garip bir etkiyi biliyorlardı; buradaki parçacıkların görünüşte geçilmez engellerden geçtiği görülüyor. Yine de delikleri buldukları için çok küçük oldukları için değil. 2019'da bir deney bunun nasıl olduğunu gösterdi.
Kuantum fiziği, parçacıkların da dalga olduğunu söylüyor ve bu dalgaları parçacığın konumu için olasılık projeksiyonları olarak düşünebilirsiniz. Ama onlar hala dalga. Bir dalgayı okyanustaki bir bariyere karşı parçalayın ve biraz enerji kaybedecektir, ancak diğer tarafta daha küçük bir dalga görünecektir. Araştırmacılar, kuantum dünyasında da benzer bir etkiyi buldular. Ve bariyerin uzak tarafında biraz olasılık dalgası kaldığı sürece, parçacığın tıkanıklıktan geçme şansı vardır, uygun olmaması gereken bir alanda tünel açar.
Şaşırtıcı kuantum tünelleme etkisi hakkında daha fazla bilgi edinin.
Dünyada metalik hidrojen ortaya çıkmış olabilir
Bu, ultra yüksek basınçlı fizik için büyük bir yıldı. Ve en cesur iddialardan biri, malzeme bilimi için kutsal bir grail maddesi yarattığını açıklayan bir Fransız laboratuvarından geldi: metalik hidrojen. Jüpiter'in merkezinde olduğu düşünülenler gibi yeterince yüksek basınçlar altında, tek protonlu hidrojen atomlarının bir alkali metal gibi davrandığı düşünülmektedir. Ancak hiç kimse daha önce bir laboratuvarda etkisini gösterecek kadar yüksek basınç üretmeyi başaramamıştı. Takım bu yıl 425 gigapaskalda (Dünya'nın deniz seviyesinde atmosfer basıncının 4,2 milyon katı) gördüklerini söyledi. Ancak herkes bu iddiayı almıyor.
Metalik hidrojen hakkında daha fazla bilgi edinin.
Kuantum kaplumbağasını kullandık
Manyetik alan ile aşırı soğutulmuş atomlar kütlesi Zap ve "kuantum havai fişek" göreceksiniz: görünüşte rastgele yönlerde ateş atomların jet. Araştırmacılar havai fişeklerde bir desen olabileceğinden şüpheleniyordu, ancak sadece bakmaktan belli değildi. Yine de, bir bilgisayarın yardımıyla araştırmacılar havai fişek efektinin bir şeklini keşfettiler: bir kuantum kaplumbağası. Bununla birlikte, hiç kimse neden bu şekli aldığından emin değil.
Kuantum kaplumbağası hakkında daha fazla bilgi edinin.
Küçük bir kuantum bilgisayarı zamanı geri çevirdi
Zamanın tek bir yönde hareket etmesi gerekiyordu: ileri. Yere biraz süt dökün ve kiri mükemmel şekilde kurutmanın ve aynı temiz sütü fincana geri döndürmenin bir yolu yoktur. Yayılan bir kuantum dalga fonksiyonu yayılmaz.
Bu durumda hariç. Küçük, iki-kübit bir kuantum bilgisayarı kullanarak, fizikçiler, bir dalganın her dalgasını onu yaratan parçacığa geri döndürebilen bir algoritma yazabildiler - olayı çözerek ve zamanın okunu geri döndürdüler.
Geriye dönme zamanı oku hakkında daha fazla bilgi edinin.
Başka bir kuantum bilgisayarı 16 gelecek gördü
Kuantum bilgisayarların 1s ve 0s yerine süperpozisyonlara dayanan güzel bir özelliği, aynı anda birden fazla hesaplama yapabilmeleridir. Bu avantaj, 2019'da geliştirilen yeni bir kuantum tahmin motorunda tam olarak görüntüleniyor. Bir dizi bağlantılı olayı simüle eden motorun arkasındaki araştırmacılar, 16 olası geleceği motorlarında tek bir foton olarak kodlayabildi. Şimdi bu çoklu görev!
16 olası gelecek hakkında daha fazla bilgi edinin.
