Jeśli jesteś jak ja, prawie zawsze ładujesz swój smartfon. To, czego być może nie zdajesz sobie sprawy, to fakt, że możliwość bezpiecznego ładowania zależy od delikatnego pomiaru kwantowego na granicy fizyki.
Aby zrozumieć dlaczego, musimy przyjrzeć się temu, co dzieje się, gdy podłączasz ładowarkę do standardowego gniazdka. Elektryczność płynąca z gniazdka nosi ze sobą ponad sto woltów, ale ładowarka jest zaprojektowana tak, aby do czasu dotarcia elektryczności do telefonu, została ona przekształcona tak, aby przenosiła około dwunastu woltów. Gdyby nie to obniżenie napięcia, telefon zapaliłby się.
Innymi słowy, dokładna liczba woltów ma bardzo realny wpływ. Ale jak dowiedzieć się, co oznacza jeden wolt? I kto zapewnia, że możesz zaufać producentowi ładowarki do telefonu, gdy podaje on wartość napięcia?
Mimo że może się to wydawać czysto naukowym pytaniem, w USA wolt ma legalną definicję sięgającą 1904 roku i jest utrzymywany przez Narodowy Instytut Norm i Technologii (NIST), którego zadaniem jest zapewnienie, że wszystkie branże w kraju zgadzają się co do tego, co oznaczają różne jednostki – czy to wolta, kilogramy czy sekundy – i używają ich konsekwentnie. Wiele innych krajów ma własne narodowe jednostki metraologiczne zajmujące się tym samym, takie jak Narodowe Laboratorium Fizyczne Wielkiej Brytanii.
Jeśli chodzi o wolt, od ponad trzech dekad definicja NIST opiera się na urządzeniu kwantowym. Metrolodzy korzystają tu z układu złącz nadprzewodzących – przypominającego rozwiązania nawigacyjne, składającego się z wąskich obszarów nadprzewodzących oddzielonych materiałem izolującym – które są narażone na mikrofale o bardzo konkretnej częstotliwości. To powoduje czysto kwantowy efekt, który powoduje różnicę napięcia między złączami. Liczba woltów w tej różnicy jest bezpośrednio powiązana z dwoma fundamentalnymi stałymi wszechświata. Pozwala to badaczom wykorzystać liczby, które są, o ile wiemy, częścią struktury naszej rzeczywistości fizycznej, aby zdefiniować, co oznacza wolt.
Warto zauważyć, że w tym przypadku dwie stałe to ładunek pojedynczego elektronu, który jest podstawową cząstką kwantową, oraz stała Plancka, która określa związek między energią fotonu – kwantowej cząstki światła – a jego częstotliwością. Innymi słowy, linia od ładowania telefonu do najbardziej podstawowych składników świata kwantowego jest zaskakująco krótka.
A wolt nie jest jedyny, który ma korzenie w świecie kwantowym. W 2018 roku metrolodzy z całego świata jednomyślnie zagłosowali za zdefiniowaniem kilku pozycji w Międzynarodowym Systemie Jednostek (SI), co sprawiło, że są one bardziej ściśle związane z detalami mikroskopowego świata.
