"Jo mere vi dykker ned i kvantemekanikken, jo mere mærkelig bliver verden." Kevin Michel

Eftersom vores verden er så forskelligartet og unik fra sted til sted, bør det ikke overraske os, at der er masser af akademiske discipliner at studere. Matematik er for de logiske og analytiske tænkere, historie og sprog er for verdensfaglige personer med kunstnerisk flair, og videnskabelige emner som kemi, fysik og biologi er forbeholdt dem, der ønsker at udforske den enorme planet, som vi kalder hjem.

De fleste akademiske discipliner er heller ikke statiske og bevæger sig konstant fremad; vores viden bliver løbende opdateret. Takket være de geniale hjerner, der arbejder døgnet rundt, udvikles f.eks. fag som fysik og matematik, hvilket får os til at forstå vores omgivelser og deres begrænsninger.

Derfor vil vi i dagens artikel uden videre gennemgå højdepunkterne og opdagelserne inden for kvantefysik, som blev afdækket sidste år.

De bedste undervisere tilgængelig
Nina
5
5 (5 anmeldelser)
Nina
499kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Oskar
5
5 (7 anmeldelser)
Oskar
160kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Hanan
5
5 (5 anmeldelser)
Hanan
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Elena
5
5 (6 anmeldelser)
Elena
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
160kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Nina
5
5 (5 anmeldelser)
Nina
499kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Oskar
5
5 (7 anmeldelser)
Oskar
160kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Hanan
5
5 (5 anmeldelser)
Hanan
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Elena
5
5 (6 anmeldelser)
Elena
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
160kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kom i gang

Hvad er kvantevidenskab?

Streetart af Einstein, som er en af grundlæggerne af kvantevidenskab
Kvantefysikere er altid glade for at høre om det bemærkelsesværdige arbejde inden for fysik, der finder sted hvert år. (Kilde: Taton Moise, Unsplash)

For ikke at lade nogen af vores læsere i stikken, skal vi først besvare spørgsmålet: Hvad er kvantevidenskab? Kvantevidenskab, også kendt som kvantemekanik, er en vigtig disciplin inden for fysik, som gør det muligt for videnskabsfolk at give folk en ligefrem forklaring og beskrivelse af naturens fysiske egenskaber, såsom atomer og subatomare partikler.

Det er værd at fastslå, at kvantevidenskab eller kvantemekanik er grundlaget for følgende underdiscipliner:

  • Kvantekemi,
  • Kvantefeltteori,
  • Kvanteteknologi,
  • Kvanteinformationsvidenskab.

Det er værd at fastslå, at selv om kvantevidenskabens data og information har eksisteret siden verdens begyndelse, er der nogle grundlæggere, hvis opdagelser har skabt grundlaget for kvantefysikken. Som hvem? Mange rapporter har antydet, at Niels Bohr og Max Planck var ansvarlige for at finde kvanteteorien med deres dybdegående forskning, som indbragte dem en Nobelpris i fysik for deres arbejde i Quanta.

Derudover anses Albert Einstein for at være kvantefysikkens tredje grundlægger, fordi han beskrev lys som kvanter i sin teori om den fotoelektriske effekt; for denne opdagelse vandt han Nobelprisen i 1921.

For at forstå kvantevidenskaben bedre kan man i bund og grund sige, at den er det teoretiske grundlag for moderne fysik, fordi den forsøger at forklare materiens og energiens natur og adfærd på atomart og subatomart niveau.

Kvanteforskere bruger årtier på at forske i det videnskabelige stof og energi for at afdække opdagelser, der vil lysne vores forståelse af den fysiske verden.

Men hvad er nogle af højdepunkterne inden for kvantevidenskab og kvanteteknologi fra det forgangne år? Se følgende underrubrik for at få svaret.

Hvad er højdepunkterne inden for kvantevidenskab og kvanteteknologi i 2021?

Et termometer som forskere indenfor kvantevidenskab har forsket i
Fysikere i Finland har skabt det mest præcise termometer nogensinde i år 2021. (Kilde: Jaroslaw Kwoczala, Unsplash)

Da der er tusindvis af kvanteforskere og fysikere, der arbejder verden over og forsker grundigt i kvantemekanik, udføres der hvert år spændende eksperimenter, og nogle af dem høster fantastiske og avantgardistiske resultater. Som for eksempel?

Lad os tage et kig på de 2021 udviklinger inden for kvantevidenskab og -teknologi, der er registreret af magasinet Physics World.

Kang-Kuen Li's kvantekemiske eksperimenter

Selv om den største opmærksomhed inden for kvantevidenskab er forbeholdt kvantecomputere, kunne beundrere af kvantekemi i 2021 glæde sig, da der blev udført fremragende eksperimentel forskning. Af hvem?

Kang-Kuen Ni brugte kvantestimulering til at undersøge komplekse fænomener i kemi for at opdage noget nyt. Eksperimentet fandt sted i maj 2021, da Ni og kolleger på Harvard University rapporterede, at de havde afkølet molekyler af kalium og rubidium ned til en brøkdel af en grad over nul; dette reducerede antallet af mulige kemiske reaktioner mellem molekylerne fra uendeligt til kun 57. Mens 50 kemiske reaktioner stemte overens med de teoretiske forudsigelser, gjorde de syv andre det ikke.

Disse eksperimenter udført af Ni var spændende højdepunkter inden for kvantekemi i 2021, der viste fysikerne, at der stadig er mange muligheder i den kemiske verden at opdage ved hjælp af kvantevidenskabens principper.

Opdagelse af det første kvantefasebatteri

Før vi forklarer, hvordan opdagelsen af det første kvantefasebatteri kom til, skal vi lige besvare spørgsmålet, hvad er et kvantefasebatteri? Det er en anordning, der giver en kontinuerlig faseforspænding til bølgefunktionen i et kvantekredsløb, på samme måde som et konventionelt batteri giver en vedvarende spændingsforspænding til et elektrisk kredsløb.

I juni 2021 demonstrerede fysikere fra NEST-CNR Nanoscience Institute i Pisa og universitetet i Salerno det første kvantefasebatteri. Fysikerne byggede kvantefasebatteriet af InAs-nanotråde og superledende Al-ledninger. Forskningen med henblik på at skabe det første kvantefasebatteri nogensinde var baseret på oplysninger, som fysikere i Spanien havde delt med hinanden blot fem år tidligere.

Det mest præcise termometer på planeten

Har du nogensinde spekuleret på, hvor præcist og nøjagtigt et termometer, der fungerer, kan være? Det behøver du ikke længere at spekulere på, for i januar skabte kolleger fra Aalto-universitetet i Finland og Lunds universitet i Sverige verdens mest præcise termometer ved at bygge et apparat i nanoskala, der kan registrere grundlæggende udsving i elektronernes temperatur i enhver testet prøve.

Det mest præcise termometer er et enormt fremskridt inden for kvantefysik, da det kan bruges til at foretage ikke-invasive målinger af kvantesystemer som f.eks. qubits i superledende kvantecomputere.

De tidligere nævnte fremskridt eller højdepunkter er kun tre af de mange i 2021. Jo mere begejstrede folk bliver for kvantefysikken og dens fremskridt, jo mere forskning vil der blive udført, hvilket vil bidrage til avancerede opdagelser.

Hvordan ser fremtiden inden for kvantefysik ud?

I kvantevidenskab er man ved at udvikle en kvantecomputer
Inden for kvantemekanikken er det værd at fastslå, at kvantecomputere er fremtiden. (Kilde: Joshua Sortino, Unsplash)

Selv om de fleste mennesker ikke kender kvantemekanikken, er det værd at fastslå, at den er klar til at overtage fremtiden og transformere mange aspekter af teknologien. Hvordan det? Ifølge forskere, eksperter på området og kvantefysikere vil kvanteteknologier løse flere problemer, der er til stede i moderne teknologiske enheder og systemer.

Kvanteteknologier vil ændre brugen af mange ting, som vi bruger i dag. Ikke desto mindre har forskellige lande som Kina, USA og Canada afsat millioner af kroner til forskning i følgende underdiscipliner inden for kvantemekanikken:

  • Kvantesensorer: Ved hjælp af kvantesensorer vil der blive skabt teknologier til at måle stimuli, f.eks. strømmen af elektricitet, magnetiske felter eller højfrekvente signaler. Kvantesensorer kan bruges til at opdage tidlig fase af multipel sklerose, overvåge og give avancerede advarsler om vulkansk aktivitet og hjælpe selvkørende køretøjer med at bestemme deres omgivelser.
  • Kvantekommunikation: Kvantekommunikation kan bruges til kvantemekanisk nøgledistribution (QKD), som er udveksling af hemmelige symmetriske nøgler til kryptering og autentificering. Krypterede data sendes som klassiske bits, men dekrypteringsnøglen er kodet og sendes i en kvantetilstand ved hjælp af qubit'er. Enhver aktivitet udefra vil stoppe kvantetilstanden, hvilket betyder, at kommunikationen er ultrasikker og beskyttet, når det er nødvendigt.
  • Kvantecomputere: Ved at udnytte kvantecomputere kan computersystemer udføre opgaver, som ellers ville tage meget længere tid at udføre. For eksempel har Google for nylig hævdet, at de havde opnået kvanteoverlegenhed, efter at deres Sycamore kvanteprocessor kun tog 200 sekunder om at løse en specifik opgave, som ville have taget verdens bedste supercomputer 10 000 år at løse; det er imponerende!

Det er vigtigt at slå fast, at eftersom vi konstant bruger elektroniske enheder, er kvanteberegning langt den vigtigste af al kvanteforskning. Derfor bør det ikke overraske os, hvis vi ser endnu flere udviklinger inden for kvantefysik i de kommende år.

Summa summarum er, at kvantevidenskaben er klar til drastisk at revolutionere kommunikation, problemløsning og informationsbehandling i de næste par årtier.

Hvordan får man mere at vide om kvantevidenskabens opdagelser?

Er du godt tilfreds med denne artikel og spekulerer du på, hvor du kan finde flere oplysninger om kvantevidenskabelige opdagelser? Hvis ja, er du ikke alene, for kvantemekanik er et lagdelt område, der appellerer til alle typer personer, selv dem, der normalt ikke er fascineret af videnskabsrelaterede emner.

Hvis du ikke arbejder med kvantemekanik, kan det være ret svært at finde ud af, hvilke artikler og websteder der er værd at konsultere. Men frygt ikke; Superprof er her for at redde dagen!

Uden yderligere forsinkelse er der nedenfor et par troværdige online ressourcer, hvor du hurtigt kan finde ud af mere om nye udviklinger inden for kvantefysik:

  • The Independent: Et britisk nyhedsmagasin, der indeholder oplysninger om alt muligt. The Independent har en kvantefysiksektion på deres websted, som er spændende og opdaterer om mange fremskridt inden for kvantevidenskab.
  • Phys.Org: Phys.org er en videnskabsblog, der er perfekt skræddersyet til personer, der ønsker at få flere oplysninger om kvantefysik og andre emner, og er lige det, du har ledt efter. Der offentliggøres dagligt blogindlæg, der diskuterer kvantefysik.
  • Science News: Et andet informativt websted, Science News, diskuterer alt, hvad der har med videnskab at gøre. Du vil støde på kvantefysik-nyheder, der er relevante og interessante.

Afslutningsvis vil jeg sige, at takket være de geniale hjerner bag kvantefysikken er det en spændende videnssektor, der konstant blomstrer og bliver mere lagdelt. Så lad os se, hvad der er i vente i 2022!

>

Platformen der forbinder undervisere og elever

Første undervisning gratis

Kunne du lide denne artikel? Skriv en anmeldelse!

5,00 (1 anmeldelse(r))
Loading...

Adil

Adil bor i København, hvor hun arbejder som freelanceoversætter og underviser i dansk. Udover dansk taler Adil også engelsk, russisk og tysk. Når Adil ikke arbejder elsker hun at rejse, løbe og dyrke yoga.