2015. aastast ilmuvad Novaatori uudised Eesti rahvusringhäälingu veebilehe teadusrubriigis ERR Novaator (novaator.err.ee).

Novaator
09.10.2012 15:08

Tänavuste füüsikanobelistide töö tõi lähemale kvantarvutid

Villu Päärt
Skype: villu.paart
villu.paart@ut.ee
Loe kommentaare (1)
Samal teemal (9)

Võttes appi ülimadalad temperatuurid, valguse ja aatomid tegid kaks äsja Nobeli saanud füüsikut teoks senivõimatu.

Rootsi kuninglik teaduste akadeemia otsustas tänavuse Nobeli füüsikaauhinna jagada Prantsusmaal Pariisis töötava Serge Haroche’i ja Ameerikas Colorado ülikoolis töötava David J. Winelandi vahel.

Nende nimed on olnud juba mitu aastat esil ennustustes, mis püüavad pakkuda, kellele Nobeli komitee kuni viimse hetkeni saladuses hoitud auhinna annab.

Tänavu oli ennustajate hulgas rohkesti neid, kes panustasid Higgsi bosoni avastanud teadlaste võidule, kuid komitee selline otsus ei olnud kindlasti üllatus.

Haroche ja Wineland on teineteisest sõltumatult töötanud välja meetodid, kuidas mõõta osakeste kvantolekuid ja kuidas neid kvantolekuid mõjutada.

Kvantmehaanika uurib mikroosakeste käitumise eripärasid ning selle üks põhipostulaate on, et osake võib korraga olla mitmes olekus, ehk superpositsioon-olekus. Mündi analoogiat kasutades: münt võiks sellisel juhul olla korraga nii kull kui kiri. Kivi puhul – kivi võiks olla nii siin kui ka seal, korraga nii meeter vasakul kui paremal.

Värsked nobelistid on loonud meetodid, kuidas osakesi sellesse olekusse viia ning kuidas nende olekuid sealjuures mõõta. Enne nende läbimurdeliseks osutunud eksperimendimeetodeid polnud sellised mõõtmised võimalikud ning teadlased pidid sisuliselt piirduma vaid mõttemängude ehk teoreetiliste arvutustega.

Valguse ja aine mikroosakeste puhul klassikalised füüsikaseadused ei kehti, nendega tegeleb kvantfüüsika. Kuidas aga neid mikroosakesi ümbritseva keskkonna mõjude eest isoleerida, see on keeruline küsimus, sest osakesed kaotavad kohe oma kvantomadused, kui nad ümbritseva maailmaga kokku puutuvad.

Mõlema füüsiku eksperimente viiakse läbi ülimadalatel temperatuuridel. Muus osas on nende tööd läinud täiesti vastupidises suunas.

Wineland hoiab elektrivälja abil lõksus berülliumiioone ja mõjutab neid valgusega, andes ülilühikesi laserimpulsse. Täpne laserimpulss tekitab ioonil superpositsioon-oleku, näiteks võib ioon olla korraga kahel erineval energiatasemel. Selles olekus on Winelandil võimalik kvantosakeste olekut täpselt mõõta.

Prantslase Haroche’i kasutuses on maailma kõige säravamad peeglid, mis on valmistatud ülijuhtivast materjalist ning samuti ülimadalate temperatuurideni jahutatud. Nende ülipeegelduvate peeglite vahel võib footon, ehk valgusosake põrgelda tervelt kümnendiku sekundit, enne kui ta ära hajub. Selle aja jooksul läbib footon vahemaa, mis on ligikaudu võrdne maakera ümbermõõduga – 40 000 kilomeetrit.

Selle ebatavaliselt pika elueaga footoni mõjutamiseks ja mõõtmiseks kasutab Haroche spetsiaalseid aatomeid, mis on saanud nime Rootsi füüsik Johannes Rydbergi järgi. Need aatomid on tavalisest aatomist umbes tuhat korda suuremad. Aatomeid sinna peeglite vahele saates ja väljuvate aatomite faasinihet mõõtes on võimalik tegelikult mõõta kvantolekus footoni omadusi.

Nende kahe mehe tööd on toonud lähemale võimaluse ehitada kvantarvuteid, mis võivad arvutimaailma juba sel sajandil täiesti pöördeliselt muuta. Tuleviku täppisajamõõtmine hakkab samuti põhinema nende töödel, sest tänapäevased tseesiumil põhinevad standardaja täppiskellad on sadu kordi ebatäpsemad kui kvantmehaanikal põhinevad.

Sel nädalal antakse iga päev teada Nobeli auhinna värskete laureaatide nimed. Eile kuulis maailm värskete füsioloogia- ja meditsiinipreemia võitjate nimesid. Loe lähemalt: Meditsiini Nobel läks tüvirakkude uurijatele

11.10.2012 09:28

Püüan juba alates 80-ndaist lahtiseletada nähtust: "aeglaste (mitterelativistlike!) elektronide" tõenäosuslikku trajektoori, mis tugineb viitele 1905-ndal aastal väljatöötatud "Aeglaste elektronide kinemaatika-teooriale" [Füüsikaline sõnaraamat, vene k., 1984]
SEOSED "tekivad" elektroni püüdega "liikuda täpselt niimoodi, et ei oleks täheldatavad tema liikumisest tekkida võivad efektid" - seejuures "tema enda" (ristläbimõõdu, kiiruse v ristsihis) kui ka "tema trajektoori" KAHELISES HOMOTEETSUSES [( ;-)ruutjuur(1 - vv/cc) = k = 1/L, milles L - on nn. Lorentstegur/faktor]. Intuitiivselt see tähendabki: e ASUB oma trajektooril 2-s kohas korraga, sõltuvalt kiirusest v ja Vaatleja asukohast ruumitasandil yz, lisaks e enda "kokkusurutus" tema enda jaoks "tema hajutatus" sõltuvalt Vaatleja kaugusest sihile v (koordinaadile x).
Kahjuks ei oska/julge füüsikud (samuti kui matemaatikudki) sellekohasesse diskussiooni "laskuda" - erirelatiivsusteooria "heuristilisuse" tõttu - see loeb füüsiku hulluks, kui ta peakls julgema sel teemal arutleda. MINA ei karda hulluna näida/olla!

Lisa kommentaar

 

Allen Watkin /Flickr 23.07.2014 11:41

Näotuvastustarkvara ... kassidele?

Pirtsakate lemmikloomade peremehed saavad kergemalt hingata.

UCSB 16.06.2014 16:09

Hõbeda nanoosakesed võtavad sihikule vähi

Üliväikestest hõbeda nanoosakestest loodetakse tulevikumeditsiinis palju – nende abil saaks viia kasvajate diagnoosimise oluliselt täpsemaks või toimetada ravimeid kehas täpselt sinna, kus neid vaja läheb.

23.05.2014 18:20

Taimed reedavad keemiarelva kasutamise

Valge sinep kogub keelatud ründemürke.

02.05.2014 12:47

Kui palju inimesi mahub maakerale? (4)

Millal jõuab kätte piir, mil maakera inimestele kitsaks jääb?

21.04.2014 13:25

Mis on Eesti rikkus viie rikkama riigi hulgas? (1)

Mitut kriisi näeme enne, kui suudame tegelikult uskuda Eesti majanduse edusse? Millest ei saa mööda vaadata tuleviku ettevõtete juhid? Kas Eesti jõuab aastaks 2032 Euroopa rikaste hulka ning millega? Mis on Eesti tõeline rikkus?

14.04.2014 13:44

Aasta 2032: maailma tõsiseim mure on joogivesi (2)

Maakeral on puudus puhtast joogiveest. Inimene kujundab keskkonda jõuliselt enda käe järgi ümber. Eesti põlevkivitööstusel seisab ees hääbumine.

18.03.2014 11:15

Uut tüüpi värvid ei pleegi kunagi

Pigmendivabade nanovärvide loojad said inspiratsiooni loodusest.

29.01.2014 16:24

Veega printimine hoiab paberit kokku (3)

Nutikas tehnoloogia lubab paberilehte kasutada mitu korda.

09.01.2014 16:08

Puud reedavad kullaleiukohti (1)

Kullasoonel kasvavad eukalüptid koguvad väärtuslikku metalli lehtedesse.

16.12.2013 14:40

Galerii: Eesti parimad teadusfotod 2013

Kes võitsid viienda Eesti teadusfotode konkursi?

11.12.2013 11:38

Tammetüves peituv kliima

Geograaf Kristina Sohar lõi esimese Eesti minevikukliima mudeli, mis põhineb puu aastarõngastel.

29.11.2013 20:05

Tulevikus neelame nanotablette

Pisikesed nanoosakesed lubavad ravimi viia otse haiguskoldesse.

20.11.2013 14:30

Avatud märkmiku teadus

2015. aastal saavad maailma esimesed teadusajakirjad – Journal des Sçavans Prantsusmaal ja paar kuud hilisem Philosophical Transactions of the Royal Society Inglismaal – 350 aastat vanaks.

24.10.2013 16:35

Kuidas otsida ja leida vanu raamatuid?

Eelmisel nädalal leiti Tallinnast raamatu köitematerjali hulgast fragment 1457. aastast pärit Mainzi psaltrist, mis on pärit trükikunsti leiutaja Johannes Gutenbergi eluajast.

10.10.2013 12:15

Nobel: Mehed, kes viisid keemia arvutisse

Tänapäeval teevad keemikud palju tööd ära juba arvutimudelite abil, minnes alles seejärel laborisse.

08.10.2013 15:14

Nobel lisab Higgsi osakesele kaalu (1)

Füüsika Nobeli pälvisid kaks meest, kelle töö andis põhjust ehitada maailma kalleim katseseade. Selles tehtud eksperimentide tulemuste arusaadavalt selgitamiseks korraldatakse võistlusi.

Wikimedia Commons 05.06.2014 16:38

Kui valikuline on tähelepanu?

Miks ilus inimene rahvasummas silma jääb? Või ka kauguses kostuv pidurikrigin liiklusmürast üle kostab?

13.05.2014 09:32

Iseparanev plast lapib auke

Nutikas polümeer jäljendab vere hüübimist.

22.04.2014 20:00

UFO-usk on Eestis tõusuteel (8)

Eestis on kristlasi pea sama palju kui kõikvõimalike uute religioossete praktikate toetajaid, mõlemaid umbes viiendik elanikkonnast. Maaväliste tsivilisatsioonide olemasolu usub pea iga teine, selgub äsja Tartu ülikooli usuteadlaste poolt läbiviidud küsitlusest.

15.04.2014 16:36

Lääne-Euroopa probleemid jõuavad Eestisse (4)

2032. aasta Eesti põlisasukad peavad oskama kohaneda Aafrika ja Aasia sisserändajatega.

11.04.2014 14:42

Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud? (4)

Piiramatu arvutivõimsus ja termotuumaenergia kasutuselevõtt oleksid võrreldavad muutusega, mille tõi inimkonnale kaasa internet. Aga kas meil õnnestub lahti muukida universumi olemuse üks põhiküsimusi?

12.02.2014 16:32

Kui suur on neutriino mass?

Salapäraste osakeste massi piirväärtuse tõstmine parandab kosmoloogilist standardmudelit.

15.01.2014 12:43

Milleks on vaja unenägusid? (1)

Kas unenäod väljendavad mällutalletamise protsessi?

30.12.2013 18:11

Mida on võimalik teada saada mobiiltelefoniandmeid analüüsides?

Kõigil on taskus mobiiltelefon, mida kasutades jätame me endast pidevalt jälgi: iga kõne, SMS või internetiühendus jätab andmebaasi märgi.

12.12.2013 10:37

Taevakivist leitud üliväikesed teemandid näitavad nanotehnoloogias uusi võimalusi (1)

Poole sajandi eest Maale kukkunud meteoriit, mis on vanem kui Päikesesüsteem, sisaldab teadaolevalt kõige väiksemaid eriliste kiirgusomadustega teemante.

03.12.2013 12:43

Kui vana on sinu keha? (2)

Kõhukas kolmekümneaastane võib füüsilise vormi poolest kuuluda pigem pensionieelikute sekka. Heas vormis 70-aastane harrastussportlane aga olla võrdne 25-aastastega.

22.11.2013 18:16

Aatomid kuulavad sõna

Kontrollitud spinniga osakesed lubavad luua üliväikseid mäluseadmeid.

13.11.2013 13:07

Uus viis nähtamatuks muutuda (1)

Äsja loodud seade kasutab esemete peitmiseks elektromagnetvälja.

10.10.2013 13:45

Kuidas kõlas Suur Pauk?

Kosmilise jääkkiirguse muutused tõlgiti inimkõrvale kuuldavateks helideks.

08.10.2013 21:32

Elavhõbe teeb maalid mustaks

Õhus leiduv kloor ja valgus meelitavad metalli punakast värvipigmendist välja.

 
Küsi teadlaselt
Teatavasti vee ruumala paisub nii soojenemisel (aurustumisel) kui ka jäätumisel. Oletame, et on üks anum, mis on vett täis ja on purunematu. Mis hakkab juhtuma siis, kui sundida sellel veel jäätuda?
Jaak Kikas, Tartu ülikooli füüsika instituudi direktor :

See on huvitav küsimus, millele täpse kvantitatiivse vastuse andmine polegi nii lihtne. Üldiselt aga võiks vastata nii: kui paisumisvõimalus puudub,

Loe edasi!
Esita küsimus Kõik
Tartu Ülikool
Idee
Veider teadus