Minél jobban elmélyedünk a kvantummechanikában, annál furcsább lesz a világ.
Kevin Michel
Mivel a világunk annyira változatos és egyedi, cseppet sem meglepő, hogy rengeteg különböző tudományág létezik. A matematika a logikusan és analitikusan gondolkodóknak való, a történelem és a nyelvek a művészi érzékkel rendelkező, világlátott egyéneknek, az olyan tudományos témák pedig, mint a kémia, a fizika és a biológia, azoknak vannak fenntartva, akik szeretnék felfedezni a csodálatos bolygót, amit otthonunknak nevezünk.
A legtöbb tudományos tudományág nem statikus, és folyamatosan fejlődik; folyamatosan fedezünk fel új dolgokat. Például az éjjel-nappal dolgozó briliáns elméknek köszönhetően fejlődnek az olyan tudományágak, mint a fizika és a matematika, ami miatt megértjük környezetünket és annak korlátait.
Ezért mai cikkünkben együtt áttekintjük a kvantumfizika területén nemrég felfedezett legfontosabb eredményeket és felfedezéseket.
Mi a kvantumtudomány?
Hogy egyetlen olvasónkat se hagyjuk cserben, először is válaszoljunk a fontos kérdésre, hogy mi is az a kvantumtudomány? A kvantummechanikaként is ismert kvantumtudomány a fizika egyik alapvető altudománya, ami lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egyszerűen leírják és megmagyarázzák a természet fizikai tulajdonságait, például az atomokat és szubatomi részecskéket.
Érdemes leszögezni, hogy a kvantumtudomány vagy kvantummechanika a következő részdiszciplínák alapja:
- Kvantumkémia,
- Kvantumtérelmélet,
- Kvantumtechnológia,
- Kvantuminformatika.
Érdemes leszögezni, hogy bár a kvantumtudomány adatai és információi a világ kezdete óta léteznek, vannak olyan alapító atyák, akiknek felfedezései megteremtették a kvantumfizika alapjait. Kikről van szó? Számos beszámoló szerint Niels Bohr és Max Planck és az alapos kutatásuk volt felelős a kvantumelmélet felfedezésért, amiért fizikai Nobel-díjat kaptak a kvantumokkal kapcsolatos munkájukért.
Emellett persze nem feledkezhetünk meg Albert Einsteinről, akit a kvantumfizika harmadik alapító atyjának tartanak, mivel a fényt kvantumokként írta le a fotoelektromos effektus elméletében. Ezért a felfedezéséért 1921-ben Nobel-díjat kapott.
A kvantumtudomány jobb megértéséhez a lényeg az, hogy ez a modern fizika elméleti alapja, mivel az anyag és az energia természetét és viselkedését próbálja megmagyarázni atomi és szubatomi szinten.
A kvantumtudósok gyakran évtizedeket töltenek a tudományos anyag és energia kutatásával, hogy olyan felfedezéseket tegyenek, amik segítik a fizikai világ megértését.
De mik is voltak a kvantumtudomány és -technológia néhány kiemelkedő eseménye az elmúlt évekből? A válaszért olvass tovább!
Mik a kvantumtudomány és -technológia 2021-es évének kiemelt eseményei?
Mivel világszerte több ezer kvantumtudós és fizikus dolgozik és kutatja a kvantummechanikát, minden évben érdekes kísérleteket végeznek, és ezek közül néhány fantasztikus és avantgárd eredményeket hoz. Mint például?
Nézzük meg a Physics World magazin által rögzített 2021-es fejlesztéseket a kvantumtudomány és -technológia területén.
Kang-Kuen Li kvantumkémiai kísérletei
Bár a kvantumtudományban a legtöbb figyelmet a kvantumszámítástechnika kapja, 2021-ben a kvantumkémia szerelmesei is örülhettek, hiszen kiváló kísérleti kutatásokat végeztek. Kinek köszönhetjük ezeket?
Kang-Kuen Ni a kvantumstimulációt használta a kémia komplex jelenségeinek vizsgálatára, hogy valami újat fedezzen fel. A kísérletre 2021 májusában került sor, amikor Ni és kollégái a Harvard Egyetemen arról számoltak be, hogy kálium és rubídium molekulákat hűtöttek le a nulla fok töredékére, ami a molekulák közötti lehetséges kémiai reakciók számát végtelenről mindössze 57-re csökkentette. Ebből 50 kémiai reakció megfelelt az elméleti előrejelzéseknek, a másik 7 azonban nem.
Ezek a Ni által végzett kísérletek a kvantumkémia izgalmas csúcspontjai voltak 2021-ben, amik megmutatták a fizikusoknak, hogy a kémia világában még sok felfedezés vár ránk a kvantumtudomány elveinek felhasználásával.
Az első kvantumfázisú akkumulátor felfedezése
Mielőtt elmagyaráznánk, hogyan fedezték fel az első kvantumfázisú akkumulátort, érdemes megválaszolni a kérdést, hogy mi is az a kvantumfázisú akkumulátor? Ez egy olyan eszköz, ami egy kvantumáramkör hullámfüggvényének folyamatos fázis-előfeszítést biztosít, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy hagyományos akkumulátor tartós feszültség-előfeszítést biztosít egy elektromos áramkörnek.
2021 júniusában a pisai NEST-CNR Nanotudományi Intézet és a Salernói Egyetem fizikusai bemutatták az első kvantumfázisú akkumulátort. A fizikusok InAs nanodrótokból és szupravezető vezetékekből építették fel a kvantumfázis-akkumulátort. Az első kvantumfázis-akkumulátor létrehozására irányuló kutatás a spanyolországi fizikusok által mindössze öt évvel korábban megosztott információkon alapult.
A Föld legpontosabb hőmérője
Gondolkodtál már azon, hogy mennyire pontos és precíz lehet egy működő hőmérő? Nos, a válasz nem várat tovább magára, hiszen januárban a finnországi Aalto Egyetem és a svédországi Lund Egyetem munkatársai megalkották a világ legpontosabb hőmérőjét, megépítve egy olyan nanoméretű eszközt, ami képes érzékelni bármely vizsgált minta elektronhőmérsékletének alapvető ingadozásait.
A legpontosabb hőmérő hatalmas előrelépést jelent a kvantumfizika fejlődése szempontjából, mivel a kvantumrendszerek, például a szupravezető kvantumszámítógépek qubitjeinek nem invazív mérésére használható.
A korábban említett fejlesztések vagy kiemelkedő eredmények csak három a sok közül. Minél jobban izgatja az embereket a kvantumfizika és annak fejlődése, annál több kutatást fognak végezni, ami hozzájárul a további felfedezésekhez.
Mi a kvantumfizika jövője?
Bár a legtöbben nem ismerik a kvantummechanikát, érdemes tudni, hogy a jövőben valószínűleg át fogja alakítani a technológia számos aspektusát. Hogy is van ez? A kutatók, a terület szakértői és a kvantumfizikusok szerint a kvantumtechnológiák több, a mai technológiai eszközökben és rendszerekben jelenlévő problémát is orvosolni fognak.
A kvantumtechnológiák sok olyan dolog használatát fogják megváltoztatni, amiket jelenleg használunk; ezért különböző országok, például Kína, az Egyesült Államok és Kanada milliókat fordítanak a kvantummechanika következő részterületeinek kutatására:
- Kvantumérzékelők: a kvantumérzékelők alkalmazásával olyan technológiákat hoznak létre, amikkel olyan ingerek mérhetők, mint az elektromos áram, a mágneses mezők vagy a nagyfrekvenciás jelek. A kvantumszenzorok felhasználhatók a szklerózis multiplex korai stádiumának felismerésére, a vulkáni tevékenység megfigyelésére és előzetes figyelmeztetésére, valamint az önvezető járművek környezetük meghatározására.
- Kvantumkommunikáció: A kvantumkommunikáció felhasználható kvantumkulcsok elosztására (QKD), ami a titkosításhoz és hitelesítéshez használt titkos szimmetrikus kulcsok cseréjét jelenti. A titkosított adatokat klasszikus bitek formájában küldik el, de a visszafejtési kulcsot qubitekkel kódolják és kvantumállapotban küldik el. Bármilyen külső tevékenység megállítaná a kvantumállapotot, ami azt jelenti, hogy a kommunikáció szükség esetén rendkívül biztonságos és védett.
- Kvantumszámítástechnika: a kvantumszámítástechnikát kihasználva a számítógépes rendszerek olyan feladatokat is elvégezhetnek, amik elvégzése egyébként sokkal hosszabb időt venne igénybe. A Google például nemrégiben azt állította, hogy kvantumfölényt ért el, miután a Sycamore kvantumprocesszoruknak mindössze 200 másodpercre volt szüksége egy olyan feladat megoldásához, amely a világ legjobb szuperszámítógépének 10 000 évébe került volna; ez aztán lenyűgöző!
Érdemes leszögezni, hogy mivel folyamatosan használunk elektronikus eszközöket, a kvantumszámítás messze a legfontosabb a kvantumkutatásban. Ezért nem lepődhetünk meg, ha az elkövetkező években még több fejlesztést látunk a kvantumfizikában.
A lényeg az, hogy a kvantumtudomány a következő évtizedekben drasztikusan forradalmasítani fogja a kommunikációt, a problémamegoldást és az információfeldolgozást.
Hogyan tudhatok meg még többet a kvantumtudományi felfedezésekről?
Tetszett a cikkünk, és kíváncsi vagy, hol találsz még több információt a kvantumtudomány felfedezéseiről? Ha igen, akkor nem vagy egyedül, mert a kvantummechanika egy olyan sokrétű terület, ami sokféle ember számára vonzó, még azoknak is, akiket általában nem érdekelnek a természettudományos témák.
Ha nem a kvantummechanikával foglalkozol, elég nehéz lehet kitalálni, hogy melyik cikkeket és weboldalakat érdemes megnézni. Azonban egyet se félj; a Superprof itt van, hogy kisegítsen!
Az alábbiakban bemutatunk néhány megbízható angol nyelvű online forrást, ahol gyorsan tájékozódhatsz az új kvantumfizikai fejlesztésekről. Ne feledd a legtöbb tudományos felfedezés külföldön történik, ezért érdemes az idegen nyelvű sajtót böngészni.
- The Independent: brit hírmagazin, ami sokféle témában közöl információkat. A The Independent weboldalán van egy kvantumfizika rovat, ami érdekes és segít képben maradni a tanulóknak a kvantumtudomány nagy felfedezéseiről.
- Phys.Org: a Phys.org egy olyan tudományos blog, ami kifejezetten azoknak szól, akik több információt szeretnének szerezni a kvantumfizikáról és más témákról. Naponta jelennek meg olyan blogbejegyzések, amik a kvantumfizikát tárgyalják.
- Science News: Egy másik informatív weboldal, a Science News mindenféle tudománnyal kapcsolatos híreket találhatsz. Itt olyan kvantumfizikai hírekkel találkozhatsz, amik relevánsak és érdekesek.
Ha magyarul szeretnél híreket olvasni, ajánlom a hvg összefoglalóját vagy a rakétáét.
A kvantumfizika mögött álló zseniális elméknek köszönhetően a tudásnak eme izgalmas ágazata folyamatosan virágzik és egyre elmélyültebbé válik. Lássuk tehát, mi vár ránk a jövő évben!
Tetszett ez a cikk? Értékeld!
Loading...
