![](\"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-content\/uploads\/sites\/14\/images\/azra\/quant_machine.jpg\")
Prvi kvantni stroj – mehani\u010dka naprava koja djeluje u kvantnom carstvu predstavlja vrh postignu\u0107a, ako je suditi prema pregledu dostignu\u0107a u 2010. iz pera znanstvene publikacije. <\/p>\nPrvi kvantni stroj – mehani\u010dka naprava koja djeluje u kvantnom carstvu predstavlja vrh postignu\u0107a, ako je suditi prema pregledu dostignu\u0107a u 2010. iz pera znanstvene publikacije. <\/p>\n
Niz naprava koje je ljudska ruka oblikovala dosad ve\u0107, u skladu sa zakonima klasi\u010dne mehanike, dosegle vi\u0161i stupanj. U o\u017eujku ove godine, skupina je istra\u017eiva\u010da osmislila napravu koja se kre\u0107e na na\u010dine koje bi se moglo opisati isklju\u010divo s pomo\u0107u kvantne mehanike – niza zakonitosti kojima se slu\u017eimo u odre\u0111ivanju karakteristika sitnih stvari poput molekula, atoma i subatomskih \u010destica. U znak priznanja za konceptualno postignu\u0107e uvjetovano njihovim eksperimentom, svu domi\u0161ljatost koja stoji iza projekta kao i njegove brojne potencijalne primjene \u010dasopis Science <\/em>nazvao je najva\u017enijim znanstvenim otkri\u0107em 2010.<\/p>\n Fizi\u010dari su Andrew Cleland i John Martinis s University of California u Santa Barbari zajedno sa suradnicima osmislili napravu \u2014 si\u0107u\u0161nu metalnu lopaticu poluvodi\u010da, vidljivu golim okom \u2014 te je `naveli` na partnerstvo s kvantnim \u017elijebom. Isprva su lopaticu ohladili dok ne postigne svoje “osnovno stanje” odnosno najni\u017ee energetsko stanje koje zakoni kvantne mehanike dopu\u0161taju (dugo pri\u017eeljkivani cilj fizi\u010dara) da bi zatim podigli energiju naprave za jedan kvant ne bi li dosegli sasvim kvantno-mehani\u010dko gibanje. \u010cak su uspjeli dovesti napravu u oba stanja istovremeno, tako da je u isto vrijeme doslovno vibrirala i mnogo i malo \u2014 bizarna pojava ostvarena s pomo\u0107u \u010dudnih pravila kvantne mehanike.<\/p>\n \u010casopis Science <\/em>i njezin izdava\u010d, AAAS, neprofitno znanstveno dru\u0161tvo prepoznali su ovaj prvi kvantni stroj kao znanstveno postignu\u0107e 2010 godine. Izme\u0111u ostaloga u popis deset najboljih uvrstili su i devet drugih va\u017enih znanstvenih dostignu\u0107a ostvarenih tijekom godine, zastupljenih u posebnoj znanstvenoj rubrici u izdanju \u010dasopisa od 17. prosinca. Osim toga, skupina je novinara \u010dasopisa Science <\/em>zajedno sa svojim urednicima odabrala 10 najzna\u010dajnijih “Promi\u0161ljaja desetlje\u0107a” koji su promijenili krajobraz znanosti 21. stolje\u0107a.<\/p>\n “Ovogodi\u0161nji `Doseg godine` prvi je pothvat takve vrste u okviru kojega su znanstvenici demonstrirali kvantno djelovanje na primjeru pokretljivosti predmeta na\u010dinjenog ljudskom rukom”, ustvrdio je Adrian Cho, jedan od autora \u010dasopisa Science<\/em>. “Na konceptualnoj razini to je upravo izvanredno, iz razloga \u0161to se kvantna mehanika prote\u017ee na jedno sasvim novo podru\u010dje. Na prakti\u010dnoj razini, to otvara niz mogu\u0107nosti u rasponu od novih eksperimenata koji osiguravaju kvantnu kontrolu nad svjetlosti, elektri\u010dnom strujom i pokretljivo\u0161\u0107u, do mo\u017eda jednog dana, ispitivanja granica kvantne mehanike i na\u0161eg osje\u0107aj za realnost.”<\/p>\n Kvantni stroj upravo dokazuje da je principe kvantne mehanike mogu\u0107e primijeniti na gibanju makroskopskih objekata, ba\u0161 kao i atomskih i subatomskih \u010destica. On osigurava klju\u010dan prvi korak prema uspostavi potpune kontrole nad vibracijama pojedinog objekta na kvantnoj razini. Takva kontrola nad kretanjem upogonjene naprave trebala bi omogu\u0107iti znanstvenicima manipuliranje tim si\u0107u\u0161nim pokretima, ba\u0161 kao \u0161to trenutno kontroliraju elektri\u010dnu struju i \u010destice svjetlosti. S druge strane, navedena sposobnost mogla bi u kona\u010dnici rezultirati kontrolom koju su novi ure\u0111aji uspostavili nad kvantnim stanjima svjetlosti, ultra-osjetljivim detektorima sile i, u kona\u010dnici, propitivanjima granica kvantne mehanike i na\u0161ega osje\u0107aja za realnost. (Ovaj potonji cilj mogao bi se posti\u0107i na na\u010din da poku\u0161amo dovesti makroskopski objekt u stanje u kojemu bi se ono istovremeno nalazilo na dva neznatno razli\u010dita mjesta \u2014 eksperiment koji bi mogao pojasniti za\u0161to ne\u0161to tako veliko poput \u010dovjeka ne bi moglo biti prisutno na dva mjesta istovremeno.)<\/p>\n “Da se podsjetimo, fizi\u010dari jo\u0161 nisu uspjeli osigurati “prisutnost jednoga tako si\u0107u\u0161nog objekta, poput ovoga, na dva mjesta istovremeno,” govori Cho. “No zato su dostigli najjednostavnije stanje kvantnog pokreta, stoga se \u010ditava stvar \u010dini kudikamo plauzibilna, puno prije nosi predznak `kada` nego `ako`.” Slijedi popis devet drugih revolucionarni postignu\u0107a za 2010. godinu \u010dasopisa Science<\/em>.<\/p>\n Sinteti\u010dka biologija<\/strong>: U odlu\u010duju\u0107em trenutku za biologiju i biotehnologiju, istra\u017eiva\u010di su sastavili sinteti\u010dki genom i iskoristili ga za transformaciju identiteta bakterija. Genom je zamijenio DNK bakterije, koja odsad proizvodi novi niz proteina \u2014 postignu\u0107e koje je polu\u010dilo saslu\u0161anje u ameri\u010dkom Kongresu na temu sintetske biologije. U budu\u0107nosti, znanstvenici predvi\u0111aju sinteti\u010dke genome prilago\u0111ene generiranju biogoriva, farmaceutskim ili drugim korisnim kemikalijama.<\/p>\n Neandertalski genom<\/strong>: Znanstvenici su sekvencirali genom neandertalca iz kostiju tri \u017eenska neandertalaca koja su \u017eivjela u Hrvatska po prilici prije 38.000 – 44.000 godina. Nove metode sekvenciranja s ciljem degradacije fragmenata DNK omogu\u0107ile su znanstvenicima uspostaviti prvu izravnu usporedbu suvremenog ljudskog genoma i onoga na\u0161ih neandertalskih predaka.<\/p>\n HIV Profilaksa<\/strong>: Dva testiranja razli\u010ditih, novih strategija prevencije HIV-a polu\u010dila su nedvojben uspjeh: vaginalni gel koji sadr\u017ei anti-HIV lijek tenofovir reducirao je infekciju HIV-om u \u017eena za 39%, dok je oralna predekspozicija profilaksi rezultirala 43,8% ni\u017eom infekcijom HIV-a kod mu\u0161karaca i transrodnih \u017eena koje odr\u017eavaju seksualne odnose s mu\u0161karcima.<\/p>\n Sekvenciranje egzoma\/Rijetki geni, nosioci oboljenja<\/strong>: sekvenciranjem isklju\u010divo egzona genoma, odnosno si\u0107u\u0161nih dijelova koji zapravo odra\u0111uju kodiranje proteina, znanstvenici koji prou\u010davaju rijetke nasljedne bolesti uzrokovane jednim, manjkavim genom uspjeli su identificirati specifi\u010dne mutacije odgovorne za barem desetak bolesti.<\/p>\n Simulacije molekularne dinamike<\/strong>: Simuliranje giracija koje proteini \u010dine prilikom preklapanja predstavlja kombinatornu no\u0107nu moru. Istra\u017eiva\u010di su ovoga puta upregnuli snagu jednog od najmo\u0107nijih svjetskih ra\u010dunala kako bi pratili gibanje atoma u malom, preklapaju\u0107em proteinu u trajanju 100 puta duljem no dosad.<\/p>\n Kvantni Simulator<\/strong>: Kako bi pojasnili ono \u0161to su vidjeli u laboratoriju, fizi\u010dari su izmislili teorije temeljene na vra\u0161ki te\u0161ko rje\u0161ivim jednad\u017ebama. Me\u0111utim, ove su godine, osmisliv\u0161i kvantne simulatore uspjeli prona\u0107i pre\u010dac \u2014 umjetne kristale u kojima djeli\u0107i laserske svjetlosti imaju ulogu iona odnosno atoma zarobljenih u svjetlu \u2014 elektrona. Ure\u0111aj osigurava trenutan odgovor na teorijski problem u fizici kondenzirane materije te bi kao takav najvjerojatnije mogao pomo\u0107i u rje\u0161avanju misterija kao \u0161to je supravodljivost.<\/p>\n Genomika najnovije generacije<\/strong>: tehnologija br\u017eeg i jeftinijeg sekvenciranja omogu\u0107uje provedbu vrlo opse\u017enih istra\u017eivanja kako drevne tako i suvremene DNK. 1,000 Genomes Project, primjerice, dosad je ve\u0107 uspio identificirati niz varijacija genoma koje nas \u010dine jedinstveno ljudskom vrstom \u2014 kao i niz drugih projekata, trenutno u razvojnoj fazi koji bi nam trebali pojasniti mnogo toga po pitanju funkcije genoma.<\/p>\n Reprogramiranje RNK<\/strong>: Stanice sklone reprogramiranju \u2014 koje su `okrenule le\u0111a` vlastitom biolo\u0161kom satu kako bi se pona\u0161ale poput nespecifi\u010dnih “mati\u010dnih stanica” zametka \u2014 prerasle su u standardnu laboratorijsku tehniku prou\u010davanja bolesti i razvoja. Ove godine, istra\u017eiva\u010di su prona\u0161li na\u010din kako to ostvariti s pomo\u0107u sinteti\u010dke RNK. U usporedbi s dosada\u0161njim metodama, nova tehnika dvaput je br\u017ea, 100 puta u\u010dinkovitija i potencijalno sigurnija u terapijske svrhe.<\/p>\n Povratak \u0160takora<\/strong>: Mi\u0161evi vladaju svijetom laboratorijskih \u017eivotinja, no u mnogim slu\u010dajevima znanstvenici se radije opredjeljuju za \u0161takore. Sa \u0161takorima je lak\u0161e raditi, a osim toga, anatomski su sli\u010dniji ljudima; njihov su veliki nedostatak metode kori\u0161tene za “knockout mi\u0161eva” \u2014 \u017eivotinja prilago\u0111enih istra\u017eivanju, obzirom imaju specifi\u010dne onesposobljene gene \u2013 koje na \u0161takorima jednostavno ne funkcioniraju. Niz istra\u017eivanja provedenih tijekom godine, ipak, obe\u0107ava stvaranje “knockout laboratorijskih \u0161takora” u velikom stilu.<\/p>\n Kona\u010dno, kako bi proslavili kraj teku\u0107eg desetlje\u0107a, novinari i urednici \u010dasopisa Science udaljili su se neznatno od vlastitog tjednog izvje\u0161tavanja kako bi osmislili pro\u0161iren pregled 10 znanstvenih spoznaja koje su promijenile lice znanosti od po\u010detka novog tisu\u0107lje\u0107a. Slijedi popis 10 “Promi\u0161ljaja desetlje\u0107a”.<\/p>\n Tajni genom<\/strong>: Geni su dosad uglavnom pobirali svu slavu. Znanstvenici, me\u0111utim, priznaju da na podru\u010dja genoma zadu\u017eena za kodiranje proteina otpada tek 1,5% cjeline. Ostatak genoma, uklju\u010duju\u0107i i male kodiraju\u0107e i nekodiraju\u0107e RNK \u2014 otpisane dosad u “\u0161kart” \u2014 smatra se podjednako va\u017enima poput gena.<\/p>\n Precizna kozmologija<\/strong>: Tijekom pro\u0161log desetlje\u0107a, istra\u017eiva\u010di su ustanovili vrlo precizan recept za sadr\u017eaj svemira, koji se sastoji od obi\u010dne materije, tamne materije i tamne energije; ba\u0161 kao i upute za njegovo spravljanje. Ti pomaci pretvorili su kozmologiju u preciznu znanost sa standardnom teorijom koja vi\u0161e ne ostavlja mnogo manevarskog prostora drugim idejama.<\/p>\n Drevne biomolekule<\/strong>: Spoznaja da “biomolekule” poput drevne DNK i kolagena mogu pre\u017eivjeti desetke tisu\u0107a godina i osigurati va\u017ene informacije o dugo vremena ne\u017eivim biljkama, \u017eivotinjama i ljudima donijela je sa sobom pravu blagodat paleontologiji. Analiza tih si\u0107u\u0161nih vremenskih strojeva govori nam o anatomskim adaptacijama koje skeletni dokazi jednostavno ne mogu pru\u017eiti, kao \u0161to su boja dinosaurova perja ili kako su dlakavi mamuti izdr\u017eali hladno\u0107u.<\/p>\n Voda na Marsu<\/strong>: polovica misija na Mars u posljednjem desetlje\u0107u osigurala je jasne dokaze da je Crveni planet nekad sadr\u017eavao dovoljno vode \u2014 bilo to na vlastitoj povr\u0161ini odnosno u svojoj unutra\u0161njosti \u2014 odgovorne za promijenjen izgled stijena, a mogu\u0107e i odr\u017eanje \u017eivota. Marsovska vode vjerojatno je bila prisutan u vrijeme bujanja \u017eivota na Zemlji, no na Marsu ima jo\u0161 uvijek dovoljno vlage da pokrene znanstvenike u potragu za \u017eivim, di\u0161u\u0107im mikrobima.<\/p>\n Reprogramiranje stanica<\/strong>: Tijekom protekla desetlje\u0107a, razmi\u0161ljanja nalik onome da istra\u017eivanja uglavnom \u010dine rupu bez dna sasvim su pobijena. Znanstvenici su otkrili kako “reprogramirati” potpuno razvijene stanice u tzv. pluripotentne stanice koje neprestano iznova osiguravaju vlastiti potencijal kako bi prerasle u bilo koji tip stanice u tijelu. Ova tehnika dosad je ve\u0107 kori\u0161tena u formiranju stani\u010dnih nizova kod pacijenata s rijetkim bolestima, no u kona\u010dnici, znanstvenici se nadaju da \u0107e uspjeti formirati genetski podudarne zamjenske stanice, tkiva i organe.<\/p>\n Mikrobiom<\/strong>: veliki pomak u na\u010dinu poimanja mikroba i virusa nerijetko udoma\u0107enih u ljudskom tijelu odveo je znanstvenike u smjeru ostvarivanja koncepta mikrobioma \u2014 odnosno kolektivnog genoma doma\u0107ina i ostalih bi\u0107a koja obitavaju na njemu ili unutar njega. Obzirom su 90% stanica u na\u0161im tijelima zapravo mikroorganizmi, znanstvenici po\u010dinju razumijevati kako mikrobni geni mogu utjecati na koli\u010dinu energije koju apsorbiramo iz na\u0161e hrane i kako na\u0161 imunosni sustav reagira na infekcije.<\/p>\n Egzoplaneti<\/strong>: 2000. godine znanstvenici su znali za tek 26 planeta izvan Sun\u010devog sustava. Do 2010, taj broj je sko\u010dio na 502 i jo\u0161 uvijek nije kona\u010dan. Pored najsuvremenijih tehnologija, astronomi se nadaju otkriti izobilje planeta u svemiru, oblikom nalik Zemlji. No zasad, veli\u010dina i orbite ve\u0107ih, dosad otkrivenih planeta svakako su pomogla u sna\u017enom razumijevanju znanstvenika o formiranju i razvoju planetarnih sustava.<\/p>\n Upala<\/strong>: Ne tako davno, upala je bila poznata kao jednostavna popratna pojava na\u0161ega zdravstvenog sustava, koja je ukratko pomagala imunosnim stanicama u krpanju tkiva o\u0161te\u0107enog uslijed traume odnosno infekcije. Danas, me\u0111utim, znanstvenici vjeruju da upala, izme\u0111u ostaloga, predstavlja pokreta\u010dku silu niza kroni\u010dnih bolesti poput karcinoma, Alzheimerove bolesti, ateroskleroze, dijabetesa i pretilosti koje \u0107e nas naposljetku gotovo sve ko\u0161tati \u017eivota.<\/p>\n Metamaterijali<\/strong>: sintetiziranjem materijala nekonvencionalnih i podesivih opti\u010dkih svojstava, fizi\u010dari i in\u017eenjeri razvili su nove na\u010dine rukovanja i manipuliranja svjetlom, osmi\u0161ljavaju\u0107i le\u0107e koje prkose temeljnim ograni\u010denjima rezolucije. \u010cak su krenuli s gradnjom “ogrta\u010da” koji pojedine predmete mogu u\u010diniti nevidljivim.<\/p>\n Klimatske promjene<\/strong>: Tijekom pro\u0161log desetlje\u0107a, znanstvenici su u\u010dvrstio neke temeljne \u010dinjenice o globalnim klimatskim promjenama: svijet se zagrijava, ljudi su odgovorni za zagrijavanje, a prirodni procesi na Zemlji vjerojatno ne\u0107e usporiti to zagrijavanje. No, u idu\u0107ih 10 godina od vitalnog je zna\u010daja na\u010din na koji \u0107e znanstvenici i politi\u010dari iskoristiti prikupljene informacije. <\/p>\n