Fizyka kwantowa jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną nauki, która regularnie dostarcza fascynujących odkryć i innowacji. W ostatnich latach naukowcy osiągnęli liczne przełomy, które mogą zmienić nasze postrzeganie rzeczywistości i otworzyć drzwi do nowych technologii. Poniżej przedstawiamy najważniejsze odkrycia, konferencje i dane z ostatnich lat, które ukazują potencjał technologii kwantowych. Jeśli chcesz lepiej zrozumieć, co się dzieje w świecie kwantów, warto sięgnąć po książkę „Co się dzieje w świecie kwantów?” autorstwa Łukasza Lamży i Marcina Łobejki. Publikacja ta stanowi świetne wprowadzenie do fascynującego świata fizyki kwantowej.
Przełomowe odkrycia w świecie kwantów
Poniższa sekcja przedstawia trzy najważniejsze osiągnięcia naukowe w dziedzinie fizyki kwantowej, które pokazują, jak dynamicznie rozwija się ten obszar badań. Każde z tych odkryć wnosi nową wartość do zrozumienia zjawisk kwantowych i ich potencjalnych zastosowań.
Splątanie kwantowe najcięższych cząstek
We wrześniu 2024 roku naukowcy z eksperymentu ATLAS w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w Genewie zaobserwowali splątanie kwantowe w parach kwarków górnych (top quarks) – najcięższych znanych cząstek elementarnych, ważących około 173 GeV/c². Jest to pierwszy przypadek, gdy udało się udokumentować zjawisko splątania w tak masywnych układach. To odkrycie potwierdza, że nawet cząstki o bardzo wysokiej energii mogą wykazywać właściwości splątania, co może mieć daleko idące konsekwencje dla badań nad fundamentami fizyki.
Nowy stan materii: topologiczny magnes kwantowy wyższego rzędu
Badania prowadzone w 2023 roku nad magnetycznym tytanem na podłożu z tlenku magnezu doprowadziły do odkrycia nowego stanu materii – topologicznego magnesu kwantowego wyższego rzędu. Jest to unikalny stan, w którym magnetyzm występuje na poziomie atomowym w specyficznych wzorcach topologicznych. Odkrycie to związane jest z tzw. spintroniką, dziedziną, która bada możliwość wykorzystania spinów elektronów zamiast ich ładunku elektrycznego do przesyłu informacji.
Splątanie fotonów i fononów
W 2023 roku niemieccy naukowcy po raz pierwszy udało się splątać foton (cząstkę światła) z fononem (kwantem drgań akustycznych). Ten przełom może otworzyć nowe możliwości w rozwoju komunikacji kwantowej oraz komputerów kwantowych, szczególnie w kontekście przesyłania informacji na duże odległości.
Kluczowe wydarzenia i konferencje w świecie kwantów
Technologie kwantowe rozwijają się w ogromnym tempie, a konferencje takie jak Q-Con 2024 czy Symposium on Spintronics and Quantum Information 2024 umożliwiają wymianę wiedzy i prezentację najnowszych osiągnięć. Właśnie te wydarzenia stały się kluczowymi platformami do dyskusji nad przyszłością fizyki kwantowej.
Q-Con 2024
Jednym z najważniejszych wydarzeń w dziedzinie technologii kwantowych była konferencja Q-Con 2024, która odbyła się we wrześniu 2024 roku na Uniwersytecie Gdańskim. Wzięło w niej udział ponad 300 naukowców z całego świata, w tym takie autorytety jak prof. Charles H. Bennett – współtwórca teorii kryptografii kwantowej. Konferencja podkreśla rosnące znaczenie technologii kwantowych dla gospodarki i nauki.
Symposium on Spintronics and Quantum Information 2024
W styczniu 2024 roku w Pałacu w Będlewie odbyło się sympozjum poświęcone spintronice i informatyce kwantowej. Uczestnicy przedstawili najnowsze wyniki badań dotyczących kontrolowania spinów elektronów w nanostrukturach, co może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłych procesorów kwantowych. Sympozjum przyciągnęło ponad 150 uczestników z Europy i Ameryki Północnej.
Potencjał technologii kwantowych
Technologie kwantowe to obszar o ogromnym potencjale, który już teraz zaczyna wpływać na nasze życie. Oto kilka przykładów praktycznych osiągnięć i planów na przyszłość:
- W 2023 roku IBM zaprezentował komputer kwantowy o nazwie Eagle, zdolny do operowania na 127 kubitach – liczba ta jest dwukrotnie większa niż w poprzednich modelach. Do 2025 roku firma planuje zbudowanie komputera kwantowego zdolnego do operacji na ponad 1000 kubitów. Z kolei Google w 2024 roku zaprezentowało nowy chip kwantowy o nazwie Willow. Chip ten w ciągu 5 minut potrafi rozwiązać problem, na który najszybszy superkomputer potrzebowałby miliardów lat. Willow jest rozwinięciem procesora Sycamore, który w 2019 roku umożliwił Google osiągnięcie tzw. supremacji kwantowej, przeprowadzając obliczenia niemożliwe dla klasycznych komputerów. W 2024 roku Google kontynuowało inwestycje w rozwój technologii kwantowych i zwiększenie liczby kubitów w swoich procesorach.
- Globalne inwestycje w technologie kwantowe w 2023 roku wyniosły ponad 35 miliardów dolarów, z czego 60% pochodziło z sektorów prywatnych.
- Technologia kwantowa już teraz jest wykorzystywana w zaawansowanych systemach nawigacyjnych, kryptografii kwantowej oraz w medycynie, gdzie umożliwia projektowanie nowych leków z niespotykaną precyzją.
Podsumowanie
Fizyka kwantowa w ostatnich latach nie tylko dostarczyła fundamentalnych odkryć, ale również zainspirowała rozwój technologii, które mają potencjał zmienić nasze życie. Splątanie kwantowe najcięższych cząstek, nowe stany materii oraz innowacyjne podejścia do spintroniki i kryptografii kwantowej to tylko początek rewolucji. Przyspieszający rozwój tej dziedziny sugeruje, że najbliższe lata mogą przynieść kolejne, jeszcze bardziej przełomowe odkrycia. Jeśli interesuje Cię, co się dzieje w świecie kwantów, koniecznie sięgnij po książkę „Co się dzieje w świecie kwantów?”, która stanowi doskonałe wprowadzenie do tej niezwykłej tematyki.
