tisdag 9 oktober 2012

Schrödingers katt och kvantdatorn jamar in nobelpriset

Nobelpriset i fysik år 2012 går till Serge Haroche och David Wineland Nobelpriset i fysik år 2012.

Ingen Higgsboson, men det är fortfarande kvantmekanik och experimentell fysik. Kungliga Vetenskapsakademien gick som väntat inte efter ryktena om Peter Higgs en potentiell kandidat till priset. Higgsbosonen är för ny som upptäckt och den fulla vidden av upptäckten är inte fastslagen. Det är rätt att vara försiktig och troligen får Higgs nobelpriset år 2013.

De två vinnarna har på var sitt håll utvecklat en serie experimentella metoder för att mäta och styra enskilda partiklar och samtidigt behålla partikelns kvantnatur, på ett sätt som hittills ansetts omöjligt. Det handlar om en av de grundläggande lagarna i kvantmekaniken: en partikel kan vara i flera olika stadier samtidigt.

Tänk om kvantmekaniken stämmer? Då kan vi inte anta att föremål befinner sig på ett fast ställe. En stol finns där bara när du sitter på den, när stolen interagerar med något annat, och då har stolen bara den positionen jämfört med dig. Stolen saknar fortfarande position jämfört med allt annat i världen.

Det här är Köpenhamnstolkningen av kvantmekaniken som fysikern Niels Bohr gjorde. Oftast brukar en brasklapp stoppas in om att kvantmekaniken bara gäller på atomskalan, fast världen är kvantmekanisk till sin natur. Det är en världsbild även fysiker kan ha svårt för.

Vissa tycker att den gör fysiken till filosofisk spekulation, och använder kvantmekanikens resultat utan att tolka dem. Albert Einstein förkastade kvantmekaniken med orden "Gud spelar inte tärning" med universum. Fast även Einsteins relativitetsteori uttrycker att en fråga som "vad händer just nu på en främmande planet?" är betydelselös. Det finns inget "just nu" i universum, ändå så uppfattar vi världen som att det finns en gemensam klocka för hela universum som håller en fast nutid.

När vi talar om tid och rum, använder vi koncept som vi människor har utvecklat i vår egen omgivning av låg hastighet och låg energi. Mer kan vi inte uppfatta, ungefär som en insekt på gräsmattan bara ser grässtrån och barr.

Många av de teorier som fysiken lägger fram har inte bara problemet att de är svåra att undersöka i experiment, men även att de begränsas av att forskarna formulerar dem från en världsbild som inte riktigt kan greppa kvantmekanik och relativitet.

Än mer paradoxalt är att ju att överlappningen är mycket känslig för omgivningen, varje observation gör att kvantpartiklarna kan kollapsa. Därav det berömda exemplet med Schrödingers katt.



Haroche och Wineland har utvecklat experiment för att förstå hur observation och mätning orsakar kollaps. Forskarna har använt joner och fotoner som är lagom stora för kvantmekaniken och granskat egenskaperna i varje partikel.

Det är ett teoretiskt fysikpris. Precisa atomur och kvantdatorer har diskuterats som tillämpningar av upptäckterna som Haroche och Wineland gjort. Processorkraften i en kvantdator skulle kunna vara enorm därför att kvantbiten kan representera flera värden på en gång, den behöver inte vara 0 eller 1. I dag kan datateknikerna bygga en kvantdator med några få kvantbitar. Om det är möjligt att bygga kvantdator, skulle 40 kvantbitar motsvara kapaciteten i alla superdatorer som finns.

Där är inte kvantdatorerna, Haroche och Wineland har visat att det är teoretiskt möjligt. Det är inte ett omvälvande fysikpris, men välförtjänt.

Läs även andra bloggares åsikter om , , , , , , ,

Intressant

En ny form för IMF och Världsbanken

Internationella valutafonden IMF och Världsbanken håller sitt vårmöte i Washington DC. Troligen ett av de svåraste sedan grundandet i B...