kvantová mechanika

Fyzici z Michiganské univerzity vyvinuli zařízení, které využívá světlo k ovládání toku elektronů bez potřeby elektrického zdroje. Tento 'elektronový maják' mění směr proudu elektronů pomocí rozdílných barev světla. Tento průlom může zlepšit technologie nejen v oblasti kvantového snímání, ale také v telekomunikacích a výpočetní technice. Výzkum podporuje pochopení kvantové geometrie materiálů. Tato inovace může zkvalitnit přenos signálů a zvýšit kapacitu dat mezi zařízeními. Publikace výzkumu proběhla ve Physical Review Letters.

Vědci při nízkých teplotách objevili nový kvantový stav hmoty. Použili 70 000 atomů cesia ochlazených na miliardtiny stupně nad absolutní nulou a vytvořili Boseův plyn. Tento plyn byl uzavřen v jednom rozměru a podstoupil cykly interakcí. To vedlo ke vzniku nového stavu, nazývaného frakční Fermiho moře, ve kterém se částice částečně překrývají v kvantových stavech. Tento objev může zlepšit kvantové simulace a ovlivnit oblasti jako materiálová věda nebo biomedicína.

Vědec Giovanni Barontini z univerzity v Birminghamu vytvořil kontrolovaný experiment s tzv. mini-vesmírem, tedy systémem tvořeným 24 000 rubidiovými atomy. Atomy byly ochlazeny na téměř absolutní nulu a chovaly se jako jeden celek známý jako Boseho-Einsteinův kondenzát. Tento systém umožnil definovat 'čas' jako změny v systému namísto tradičního tiku hodin. Mini-vesmír byl rozdělen na dva sektory, kde atomy střídaly pozice, což vytvořilo vnímání času prostřednictvím entropie. Výzkum nabízí nový pohled na povahu času v kvantové gravitaci.

Vědci z ETH Zurich dosáhli poprvé dokonalé náhodnosti, využívajíce kvantového jevu zvaného provázání. Tato náhodnost je kritická pro moderní bezpečnostní systémy, protože umožňuje generovat hesla a šifrovací klíče, které nelze předpovědět. Tým prokázal, že dokáže proměnit i lehce nedokonalou náhodnost v dokonale nepředvídatelnou pomocí experimentu zvaného Bellův test. Výzkum, publikovaný v Nature, představuje významný krok vpřed, protože náhodnost je nezávislá na hardwaru a certifikovaná kvantovým chováním. Dosažení této úrovně náhodnosti představuje potenciální základ pro nové standardy v oblasti bezpečnosti.

Vědci zkoumají možnost, že čas může mít skrytou kvantovou povahu pomocí optických hodin, které jsou přesnější než běžné atomové hodiny. Tyto hodiny by mohly ukázat, že čas nemusí plynout lineárně, ale může být v superpozici, kde zaznamenává více různých časů současně. Tento revoluční přístup by mohl pomoci pochopit, jak čas funguje na kvantové úrovni. Také navrhují využít kvantové techniky, jež by mohly zesílit malé kvantové fluktuace, a tak zpřístupnit pozorování kvantových efektů času s aktuální technologií. Cílem je zisk nových poznatků o propojení relativistické fyziky s kvantovou teorií.

Brit John Clarke, Francouz Michel Devoret a Američan John Martinis získali Nobelovu cenu za fyziku za praktické uplatnění kvantové mechaniky. Jejich práce umožnila rozvoj digitálních technologií, včetně kvantových počítačů a kryptografie. Tento oceněný experiment ukázal makroskopické měřítko kvantového tunelování, což je jev, kdy částice prochází neprostupnou překážkou. Clarke uvedl, že si tehdy neuvědomili význam budoucích aplikací, ale například mobilní telefony částečně fungují díky tomuto výzkumu. Laureáti varovali před dopady rozpočtových škrtů na vědu v USA.