Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Dělení elektronů v ultratenkých drátcích může způsobit počítačovou revoluci

Společný tým fyziků z univerzit v Cambridgi a Birminghamu experimentálně potvrdil, že elektrony nemusejí být za všech okolností nedělitelné. Pokus ukázal, že se v tenkých drátech mohou rozdělit v nové částice, spinony a holony. Mohlo by to závažně ovlivnit další vývoj počítačového průmyslu.

Nanowire. Ilustrační foto. | foto: www.nsf.gov

Představte si otáčející se kouli. Teď od sebe zkuste oddělit kouli a její otáčení. Zdá se vám, že je to nesmysl? V běžném světě něco takového není možné, ale v kvantovém ano.

A když je dáte znovu dohromady, zase dostanete točící se kouli. Tak nějak to s elektrony v ultratenkých drátech je. Zní to dost podivně, ale kvantová fyzika bývá velmi bizarní. To, co nám radí náš úsudek vyplývající z každodenní zkušenosti, ve světě atomů a subatomárních částic obvykle neplatí.

Na pochopení kvantových jevů nám "obyčejný selský" rozum nestačí, často pro jejich popis ani nemáme vhodná slova či pojmy. Faktem ale je, že v případě elektronu od sebe skutečně můžeme oddělit vlastní částici a její rotaci.

Náboj a spin

Elektron je považován za fundamentální stavební blok přírody, nemá žádný tvar ani velikost a jako takový by měl být už dále nedělitelný. Je odpovědný za vedení elektrického proudu ve vodičích a za magnetické projevy látek, přičemž jeho magnetické a elektrické vlastnosti (náboj a spin) byly až donedávna považovány rovněž za neoddělitelné.

V roce 1981 však fyzik Duncan Haldane přišel s hypotézou, že za určitých podmínek, konkrétně v ultratenkých drátech a za velmi nízkých teplot, by mělo být možné od sebe elektrický náboj elektronu a jeho spin oddělit. Nově vzniklé hypotetické částice tehdy pojmenoval jako holony (částice nesoucí náboj) a spinony (spinové částice).

Kvantové dráty

Britským fyzikům z Cambridge a Birminghamu se nedávno podařilo uskutečnit experiment, při kterém se Haldanovy předpoklady jednoznačně potvrdily. Spinony a holony tedy nejsou pouhým výplodem čiré fantazie, ale byly skutečně pozorovány.

Elektrony v ultratenkých drátcích

Elektrony v ultratenkých drátcích

V obyčejných kovech se elektrony mezi sebou odpuzují, což je dáno jejich zápornými elektrickými náboji. Když se ale nalézají ve velmi tenkém, téměř jednorozměrném vodiči, jejich chování se začíná významně měnit.

Přítomnost dalších elektronů ve svém bezprostředním okolí elektrony špatně "snášejí", je pro ně čím dál těžší držet se dál od ostatních a nakonec se tedy "raději" rozdělí, a tak vznikají holony a spinony. Holony dál nesou jen elektrický náboj a spinony spin, tedy zjednodušeně rotaci původního elektronu.

Nanozařízení

Aby bylo možné pokus provést, museli vědci elektrony v "kvantovém drátě", ultratenkém vlákénku o průměru řádově několika desítek nanometrů, co nejtěsněji uzavřít. Poté drátek umístili do blízkosti kovové desky a pozorovali, jak elektrony z kovu tzv. kvantovým tunelováním přeskakují do drátu.

Při pokusu opakovaně zaznamenali rozpad jednotlivých elektronů na dvojice nových částic, holony a spinony. Asi není třeba dodávat, o jak náročný experiment šlo. Nejen protože měření probíhala za extrémně nízkých teplot, několik desetin stupně nad absolutní nulou.

V průběhu pokusu totiž museli experimentátoři překonávat mnoho technologických obtíží a pro jeho zdárný průběh byli nuceni vyvinout celou řadu nových měřících přístrojů a zařízení, a všechny v nanoměřítku. Jeden z účastníků experimentu, Chris Ford, k tomu poznamenává: "Museli jsme vymyslet způsob, jak předat náboj mezi deskou a drátem, vzdálenými pouhých 30 atomů od sebe."

Další počítačová revoluce na obzoru?

Kromě toho, že pokus podal jasný důkaz toho, že se elektrony skutečně mohou rozštěpit na dvě částice, experiment ještě prokázal zajímavý fakt, že spinony a holony se mohou vyskytovat v mnohem větších vzdálenostech, než teorie předpovídala. To by mohlo otevřít dveře budoucím praktickým aplikacím.

"Kvantové dráty se hojně užívají k propojení kvantových teček, na kterých by v budoucnosti mohl být založen nový typ počítačů, tzv. kvantových počítačů. Proto pochopení jejich vlastností může být pro kvantové technologie důležité, stejně jako by mohlo přispět k vývoji úplnější teorie supravodivosti a vodivosti v pevných látkách obecně. Mohlo by to vést k nové počítačové revoluci."

Zdroj: www.cam.ac.uk

Autor:
  • Nejčtenější

Vyplatilo se Němcům opustit jádro? Studie odhaluje překvapivé zjištění

Norská studie dokazuje, že masivní investice do obnovitelných zdrojů energie přinesly Německu v posledních 20 letech mnohem menší redukci emisí skleníkových plynů, než jakou by zajistily za výrazně...

3. října 2024

Číňané vymysleli superkavitační pohon pro ponorky. Má ovšem jednu chybu

Vynález by mohl podmořským plavidlům umožnit dosahovat extrémně vysokých rychlostí, srovnatelných s proudovými letadly. Jde o druh laserového pohonu, který se teoreticky zkoumá už desítky let....

7. října 2024

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Palubní inženýr Concordu neměl za letu čas ani na jídlo. Práci mu vzal počítač

Cesta z Londýna do New Yorku trvala letounu Condorde zhruba tři hodiny. Toto nadzvukové dopravní letadlo je dodnes považováno za vrchol civilní letecké dopravy, který už téměř 21 let známe jen jako...

6. října 2024

Evropská sonda letí zjistit, zda máme proti asteroidu soudného dne šanci

Je to dva roky a několik dní, co americká sonda DART záměrně narazila do měsíce Dimorphos asteroidu Didymos. Stalo se tak v rámci testu planetární obrany, tedy možné budoucí obrany Země před úderem...

7. října 2024  14:15,  aktualizováno  16:56

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Umělá inteligence zvětšováním hloupne. Nesečte ani 47309068053 s 95464

Premium

Velké jazykové modely jsou už na webu k dispozici nějakou dobu. Spousta lidí si je zvykla používat každý den. Je však třeba dávat pozor. I ty nejlepší AI pořád selhávají při zdánlivě primitivních...

3. října 2024

Proč má Bluetooth královský rodokmen a co všechno se už naučil

Málokterá technologie se vplížila do našeho běžného života tak nenápadně, a přitom užitečně, jako Bluetooth. Od smartphonů a notebooků po televize a reproduktory se stala nepostradatelnou součástí...

8. října 2024

Evropská sonda letí zjistit, zda máme proti asteroidu soudného dne šanci

Je to dva roky a několik dní, co americká sonda DART záměrně narazila do měsíce Dimorphos asteroidu Didymos. Stalo se tak v rámci testu planetární obrany, tedy možné budoucí obrany Země před úderem...

7. října 2024  14:15,  aktualizováno  16:56

Nobelisté za fyziologii a medicínu zkoumali mikroRNA, ovlivňuje rakovinu

Ve švédském Stockholmu začalo v pondělí udělování Nobelových cen. Jako první byla vyhlášena cena za fyziologii a lékařství. Získali ji Američané Victor Ambros a Gary Ruvkun.

7. října 2024  11:37,  aktualizováno  13:33

Číňané vymysleli superkavitační pohon pro ponorky. Má ovšem jednu chybu

Vynález by mohl podmořským plavidlům umožnit dosahovat extrémně vysokých rychlostí, srovnatelných s proudovými letadly. Jde o druh laserového pohonu, který se teoreticky zkoumá už desítky let....

7. října 2024

Vyplatilo se Němcům opustit jádro? Studie odhaluje překvapivé zjištění

Norská studie dokazuje, že masivní investice do obnovitelných zdrojů energie přinesly Německu v posledních 20 letech...

Móda z Thálií: kýč jak bič v podání Leichtové i nevhodná obuv Rašilovové

V sobotu večer se v Národním divadle v Praze předávaly prestižní divadelní Ceny Thálie. Co se týká módy, podle...

Co dělá v žaludku studená kola a proč je lepší pít po jídle, líčí biochemička

Premium Možná vás už napadlo, co se děje v našem žaludku, když se v něm potká jídlo s pitím. Nebo patříte k těm hloubavějším...

Příběh Jitky: Manžel po mně chce sex každý den, je to k nevydržení

Moje manželství je takové, jaké po patnácti letech obvykle bývá. Překonali jsme pár krizí, vychováváme dvě školou...

Legendární erotický film Emanuela se po 50 letech dočkal předělávky

Když se v roce 1974 objevil film Emanuela se Sylvií Kristelovou v hlavní roli, vzbudilo to pozdvižení. Explicitní...