جمهرة

عندما توضع طبقة من الجرافين فوق طبقة أخرى ولكن بزاوية مختلفة تعرف بـ"الزاوية السحرية" فإن المادة الناتجة تكون إما فعالة جداً في توصيل الكهرباء أو في عزلها. توصل الباحثون من معهد MIT إلى شكل هيكل الجرافين الملفوف و قياس الزوايا لاختبار التجارب من خلال تقنية nano-SQUID التي تستشعر المجالات المغناطيسية على مستوى النانو وتمكنوا من بناء أجهزة إلكترونية لإنتاج هذا الجرافين من اثنين أو أربعة طبقات، ولاحظوا أنه كلما زادت الزاوية قلت فعالية المادة في العزل أو التوصيل. فهم هذه العملية يساهم في إنتاج موصلات فائقة عند درجات الحرارة العالية وأجهزة معالجة البيانات الكمومية وتقنيات الطاقات المنخفضة

بعكس الحاسب التقليدي الذي يتعامل مع البت "0 أو 1" فقط عند معالجة المدخلات، فالحاسب الكمي يتعامل مع الكيوبت والذي يكون 0 أو 1 أو الاثنان معاً في نفس الوقت، ما يجعله أسرع بكثير ويعالج أكثر من معلومة في الوقت نفسه ولا يخرج كل معلومة عالجها على حدة بل يخرج علاقات بين المدخلات، فتكون عملية المعالجة اللاحقة سريعة. هذه التكنولوجيا ستؤثر على مستقبل الحوسبة والاتصالات والاستشعار عن بعد. للحفاظ على الحالات الكمية للإلكترونات مستقرة لا تتذبذب، يجب خفض درجة حرارة مكونات الحاسب إلى قرب الصفر المطلق لتقليل تفاعل الإلكترونات معها والذي يغير حالتها الكمية ما يجعل صناعة هذه الحواسيب صعبه وغير عملية

في 2020 تمكن علماء من الجيش الأمريكي ومعهد MIT من التغلب على مشكلة تفاعل الإلكترونات مع مكونات الدوائر في الحواسيب الكمية مما يتطلب تبريدها لدرجات حرارة منخفضة جداً فترتفع تكلفتها، حيث استخدموا دوائر ضوئية تعالج الفوتونات بالتشابك الكمي في درجة حرارة الغرفة بدل الإلكترونات، وتستخدم بلورات لتخزين الفوتونات مؤقتاً باعتبارها وحدة الكيوبت فتكون 0 إذا لا تخزن فوتون و1 إذا تحوي فوتون أو تكون حالة متوسطة بينهما اعتماداً على التشابك الكمي، وبهذه التقنية يمكن للفوتونات أن تعالج في الدوائر الضوئية معاً

تتنبأ نظرية الانفجار العظيم بوجود كميات متساوية من المادة والمادة المضادة في الكون لكننا نرصد كميات كبيرة من المادة مقارنة بالمادة المضادة وهذا يصعب تفسيره، لكن رصد باحثون يابانيون اختلاف في سلوك النيوترينو ومضاد النيوترينو في تجربة حيث يتم إطلاقهم في مسرع جسيمات ليقطعان مسافة 300 كم وأثناء ذلك تتغير بعض خواصهم ويتم رصد ذلك، ولاحظ العلماء أن خواص كل جسيم تأخذ أكثر القيم تباعداً واختلافاً عن الجسيم الآخر مما يكسر التناظر الذي كان بينهما عند الإطلاق. ويعتبر ذلك مفتاح يمكنه تفسير اختلاف كمية المادة والمادة المضادة في الكون بالرغم من التناظر الذي كان بينهم لحظة الانفجار عند نشأة الكون.

تتنبأ مبرهنة نويثر بانحفاظ بعض المقادير الفيزيائية للنظام عند وجود تناظر مستمر معين فيه وكذلك وجود تناظر مستمر عند انحفاظ مقدار ما. فهي تربط بين التناظر الرياضي المجرد وقوانين الحفظ الفيزيائية، فقانون حفظ الطاقة مشتق من تناظر الزمان "إذ قمت بنفس الشيء في أوقات مختلفة ستحصل على نفس النتيجة" وقانون حفظ الزخم مشتق من تناظر المكان "إذ قمت بنفس الشيء في مكانين مختلفين ستحصل على نفس النتيجة"، ويوضح ذلك فشل اختراع محرك دائم الحركة أو لا يحتاج لطاقة، حيث أن المحرك نظام متناظر في الزمان والمكان وبالتالي يسري عليه قانون حفظ الطاقة. ساهمت النظرية في فهمنا للكون وأجابت عن تساؤلات في الميكانيكا

في 2020 نجح علماء صينيون في إنتاج تشابك بين ذاكرتين كموميتين متصلة بألياف ضوئية طولها 50 كم، مما يمهد لتطوير إنترنت كمومي فائق السرعة وأكثر أماناً. يعتمد الاتصال الكمومي على ظاهرة التشابك الكمي وهي اتصال جسيمين ببعضهما واعتماد كلٍ منهما على الآخر حتى إن فصلت بينهما مسافة طويلة، وتعد الذاكرة الكمومية مثل ذاكرة الحاسوب التقليدية لكن تخزن معلومات كمية ويمثل تطويرها خطوةً مهمة لجعل الحواسيب الكمية عملية. الذرات الممثلة للذاكرة تشكل شبكة عقد متتالية تنتقل الفوتونات عبرها في الألياف الضوئية لتقليل فقد الفوتونات خلال التشابك والضوضاء التي قد تشوش الذاكرة وتدمرها