kvantová fyzika

Mezinárodní tým vědců objevil kvantový stav hmoty v materiálu, kde to dosud bylo považováno za nemožné. Tento objev by mohl přinést pokroky v kvantové informatice a vylepšit efektivitu elektroniky. Nový stav, pojmenovaný jako topologický semimetalický stav, byl teoreticky předpovězen a potvrzen experimentálně v materiálu CeRu4Sn6. Ve velmi nízkých teplotách dosáhne tento materiál kvantové kritičnosti, což umožnilo pozorování Hallova jevu bez přítomnosti magnetického pole. Tato studie ukazuje, že silné kvantové efekty mohou vytvořit nový stav, který má praktický význam a stabilitu v quantovém kritickém prostředí.

Vědcům z Univerzity ve Stuttgartu se poprvé podařila teleportace kvantového stavu mezi fotony z rozdílných světelných zdrojů. Tento milník přibližuje vznik kvantového internetu, kde kvantové tečky umožňují přenos kvantových informací na větší vzdálenosti bez ztráty dat. Zásadní pro tento proces je generování fotonů na stejných frekvencích, čehož dosahují speciální polovodiče. Experiment využíval standardní optická vlákna, což ukazuje možnost využití stávající infrastruktury. I když dosavadní úspěšnost teleportace je přes 70 %, vědci se snaží zvýšit dosah a přesnost tohoto procesu.

Vědci z University of Technology Sydney vyvinuli model umožňující přenos kvantových signálů ze Země do satelitu. Tento průlom by mohl výrazně posílit globální kvantové komunikační sítě. Přenos fotonů směrem do vesmíru byl dříve považován za nemožný kvůli problémům se stabilitou signálu. Nový model řeší tyto výzvy pomocí entanglementu, zohledňujíc atmosférické podmínky a další faktory. Ačkoli má systém omezení, jako je noční provoz nebo pečlivá kalibrace, otevírá cestu pro budoucí testování s využitím dronů nebo balónů.

Americkým vědcům se v roce 2024 podařilo dosáhnout kvantové teleportace stavu světla přes více než 30 kilometrů optického kabelu plného internetového provozu. Tento úspěch představuje důležitý krok k vytvoření propojené kvantové výpočetní sítě, umožňující pokročilou šifrování a nové metody senzoriky. Výzkumný tým vedený Premem Kumarem úspěšně přenesl kvantový stav pomocí existující infrastruktury bez rušení klasických kanálů. Tento průlom otevírá cestu k budoucím kvantovým a klasickým sítím, které sdílí jednotnou infraestrukturu. Výzkum publikovaný v časopise Optica ukazuje, že klasické a kvantové komunikace mohou koexistovat bez potřeby nové infrastruktury.

Vědci z Uppsalské univerzity našli nový způsob, jak měřit čas na kvantové úrovni, bez potřeby přesného výchozího bodu. Použili Rydbergovy stavy atomů, které odhalují jedinečné vzory interferenčních zvlnění, sloužící jako kvantové časové značky. Tyto vzory lze využít k určení času bez tradičního odpočítávání. Technika nabízí potenciál pro použití v ultrarychlých elektronických součástech a kvantových počítačích. Výzkum dokazuje konzistenci těchto časových otisků a naznačuje možnost jejich rozšíření na různé podmínky změnou atomů či energií laserů.

Nový výzkum v oblasti kvantového zapletení ukázal průlom mezi dvěma atomovými jádry vzdálenými asi 20 nanometrů. Tato metoda by mohla podpořit vývoj kvantových počítačů, které budou schopny simulovat přírodní kvantové systémy. Inovativní způsob využívá elektronů jako komunikačního kanálu, což zvyšuje možnost interakce i na větší vzdálenosti. Výsledky experimentu ukázaly, že lze sestavit kvantová zapletení v měřítku běžných křemíkových čipů. Dosažený pokrok lze aplikovat při konstrukci kvantových počítačů s dlouhou životností.