Materiáloví inženýři MIT zkoumají topologickou supravodivost a snaží se jí využít k vylepšení soudobé elektroniky. Vymysleli supravodivou diodu, která je nanoskopická a lze ji snadno vyrábět ve velkém. Komponenty založené na takových diodách mohou v budoucnu šetřit energii i nervy uživatelů.

Fyziky vzrušily dva články zveřejněné před několika dny. Popisují překvapivé fyzikální vlastnosti materiálu nenáročného na laboratorní syntézu nebo suroviny. Má však potenciál vyvolat velkou technologickou revoluci. Kdyby se výsledky potvrdily. Jenže supravodivost za pokojové teploty a při atmosférickém tlaku připomíná spíše kauzu studené jaderné fuze probíhající v běžných laboratorních podmínkách.

Praktický nápad odborníků Laboratory for Laser Energetics americké University of Rochester počítá s využitím výstřelu soustavy fúzních laserů ke zpracování polotovaru palivové pelety na finální fúzní palivo, které v příštím okamžiku imploduje a zažehne fúzi s inerciálním udržením.

Dnešní satelitní internet není špatný. Je ale pomalý, protože používá mikrovlny a naprostá většina zámořského internetového provozu stejně teče pod hladinou oceánu. Podmořské kabely jsou zase astronomicky drahé a nepříjemně zranitelné. Jak ukázal nedávný úspěšný test, řešením by se mohla stát satelitní optická komunikace.

Andersonova lokalizace je pěkný jev fyziky kondenzovaného stavu, při němž dochází k „zamrznutí“ elektronů nebo třeba akustických vln ve 3D materiálu s neuspořádanou strukturou. Dlouho ale nebylo jasné, zda tento jev vůbec může existovat pro elektromagnetické vlny. Nové simulace fyziků z Yale přicházejí s průlomem. Možné to je, pokud je materiál tvořený kovovými částicemi.

GPS navigace je skvělá. Nefunguje ale všude. V hustě zastavěných oblastech, pod vodou nebo třeba pod zemí je to se signálem GPS satelitů problematické. Pozoruhodnou alternativou by se mohla stát mionová navigace MuWNS, která využívá spršky mionů, skrápějící zemský povrch kvůli kosmickému záření.

Einstein, Podolsky a Rosen v roce 1935 vymysleli EPR paradox, který měl položit na lopatky Kodaňskou interpretaci kvantové mechaniky. Dopadlo to ale úplně stejně jako se Schrödingerovou kočkou. Kvantová mechanika ustála veškeré útoky a nedávno získala skalp doposud nejrozsáhlejšího EPR experimentu se 2 oblaky Bose-Einsteinova kondenzátu po 700 atomech.

Důmyslné experimenty s fonony ověřily kvantové vlastnosti těchto kvazičástic a potvrdily, že je možné je využít při stavbě lineárních mechanických kvantových počítačů. Vzhledem k tomu, že fonony jsou vlastně kolektivní pohyby ohromného množství atomů, jde o zajímavý vývoj kvantových výpočtů směrem do makrosvěta.

Rakouským vědcům se podařilo rozdělit infračervený foton na dvojici kvantově propletených částic z odlišných oblastí elektromagnetického spektra.

Fyzici slaví vysněný úspěch, když se jim podařilo zobrazit rentgenovým zářením jediný atom. Použili k tomu synchrotronovou rentgenovou řádkovací tunelovou mikroskopii, spojenou s rentgenovou spektroskopií. Dnes už sice jednotlivé atomy rutinně studujeme například mikroskopií s rastrovací sondou, ale díky rentgenovému záření je možné zjistit, co je který atom zač. Časem čekejte velké věci!

Fyzikální zákonitosti nabízejí možnost využít teplotní rozdíly k výrobě elektřiny. Samotný princip složitý není, poznáme ho již 200 let a také nějaké to desetiletí i využíváme. Američtí výzkumníci vyvíjejí materiál, který by umožnil na elektrický proud proměnit i teplo rozehřátých trubek, třeba i těch výfukových.

Jestli temnou hmotu tvoří ultralehké částice, které se chovají podle našich předpokladů, mohli bychom takovou temnou hmotu vystopovat pomocí dnes existujících radioteleskopů? Mohlo by to být velmi praktické řešení chronického problému. Na tuto dříve zavrženou myšlenku se znovu podíval tým čínských fyziků.

Obecná relativita a kvantová mechanika jsou jako oheň a voda. Je velmi obtížné je společně zapřáhnout ve výzkumu. Rakouští fyzici postavili kvantový simulátor, který to do jisté míry dokáže. Jejich modelový systém neobsahuje gigantické vesmírné objekty a namísto rychlosti světla pracuje s rychlostí zvuku. Ale funguje to.

Švýcarským vědcům Spolkové vysoké školy technické v Curychu, známé pod zkratkou ETH Zürich, se podařilo prokázat, že kvantově-mechanické objekty, které jsou od sebe vzdálené desítky metrů, mohou být navzájem mnohem silněji korelovány, než to umožňují konvenční systémy. Pro tento experiment poprvé použili supravodivé obvody.

Absolutní nula zůstává nedosažitelná. K jejímu pokoření bychom potřebovali nekonečno, a těch není v současném paradigmatu nazbyt. Typicky se mluví o nekonečné energii nebo nekonečném času. Nový výzkum nabízí další možnost – nekonečnou komplexitu. K absolutní nule se totiž lze blížit ničením kvantové informace.

„Démonický“ kvantový entanglement vytváří dvojice provázaných fotonů, bifotony, které jsou velmi užitečné pro světelnou mikroskopii. Bifotony mají totiž poloviční vlnovou délku oproti jednotlivým fotonům, ale zároveň také nižší energii, takže mikroskop „nespálí“ živé buňky. Kvantové mikroskopy jsou nadohled.

Experimentem FASER se podařilo poprvé přímo pozorovat neutrino produkované ve srážkách protonů na urychlovači LHC v laboratoři CERN. Jde o neutrina s nejvyšší energií produkovaná uměle člověkem. Neutrina se stejnou nebo vyšší energií jsme zatím pozorovali pouze u extrémně energetického kosmického záření.

Původní Schrödingerova kočka nám přijde jako živá, tedy přesněji řečeno jako živá a mrtvá zároveň, i když jde jen o velice chytlavý myšlenkový experiment. Fyzici ale vytvářejí reálné Schrödingerovy kočky, i když jde obvykle o pouhé atomy či molekuly. Tým ETH Zürich přichází s rekordním Schrödingerovým tygrem, který je velký zhruba jako zrnko písku a přesto krásně sehraje Schrödingerovu show.

Nová studie vědců americké Jeffersonovy laboratoře odhaluje podrobnosti o tom, jak v běžné hmotě vzniká hmota podivná.

Pokud se odehrála kosmologická inflace, mohla zanechat čerstvě zrozený vesmír rozbouřený gravitačními vlnami. Gravitační bouře mohly být tak silné, že mučené elektromagnetické pole cedilo elektromagnetické záření, jen tak z ničeho. V dnešním vesmíru by to nešlo, ale zlomek sekundy po Velkém třesku si to prý lze představit.

Temnou hmotu by mohly tvořit ultralehké částice, jako jsou temné fotony. Tým japonské Kyoto University pátral po temných fotonech kolem 0,1 meV pomocí nové metody detekce na milimetrových vlnách. Jako obvykle nic nenašli, ale jejich výzkum by mohl přispět k dalšímu rozvoji telekomunikačních sítí.

Kvantová teleportace je klasika. Teď se hlásí o slovo kontrafaktuální nehmotný transport neznámého qubitu, čili kontraportace. Na první pohled nemožný mechanismus by mohl přinést nový typ kvantového počítače, v němž bude komunikace komponent probíhat bez detekovatelných nosičů informace.

Tao Technologies je jedna ze startupových firem zaměřených na hledání možnosti využití fúze protonu s bórem 11. Spolu s japonskými fyziky publikovala výsledky experimentů s těmito fúzními reakcemi realizovanými v magneticky udržovaném plazmatu. Podívejme se, co to reálně přináší.

Slitina manganu křemíku a teluru Mn3Si2Te6 má podivuhodnou strukturu, která ji dává exotické vlastnosti. Je mezi nimi i kolosální magnetorezistence, která spočívá ve dramatickém zvýšení elektrické vodivosti v důsledku působení specificky orientovaného vnějšího magnetického pole. Jakoby se z polystyrenu stal kovový drát.

Když američtí odborníci University of Washington sestrojili nový typ zařízení pro přenos rádiového signálu, které pro vysílání nepotřebuje prakticky žádnou energii a využívá tepelný elektronický šum, museli nejprve přesvědčit recenzenty, že nespáchali zločin proti druhému termodynamickému zákonu. Přesvědčili, publikovali, a je z toho slibná technologie pro senzory, implantáty nebo kreditní karty.

Projekt Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration hodlá využít paprsek laserem urychlených mikročástic k pohonu kosmických sond. Paprsek mikročástic poháněný pozemním 10 MW laserem by měl dostat sondu o hmotnosti 1 tuny do vzdálenosti 500 AU od Slunce za méně než 20 let.

Miony – elementární částice, jež z pohledu našich zkušeností žijí nepostřehnutelně krátce a prolétají nepředstavitelně rychle přes veškerou okolní hmotu i skrze nás. Umožňují nahlédnout do některých nepřístupných objektů, skenovat geologické struktury, neprobádané části pyramid, zapečetěné kontejnery, případně kontejnmenty jaderných reaktorů. Podle japonského fyzika ale nabízí i zcela netradiční systém bezpečnostního šifrování digitálních dat přenášených sítí nebo vzduchem. Zajímavá myšlenka pro dobu, kdy se výkonné kvantové počítače vplíží na běžný trh.

Fyzici z Princetonu využili know-how z výzkumu chování elektromagnetických vln v plazmatu uvnitř fúzního reaktoru a naroubovali je na gravitační vlny v časoprostoru. Výsledky jsou slibné. V budoucnu bychom se tímto způsobem mohli dozvědět novinky o velice vzdáleném vesmíru, až k jeho samotným počátkům v žáru Velkého třesku.

Hypotéza o sterilním neutrinu padla. Ve vědě je jen málokdy něco hned na sto procent, ale v tomto případě prý jde o silnou ránu z milosti. Experiment STEREO, který nedávno běžel na výzkumném reaktoru ILL Grenoble, sice potvrdil, že existuje určitá anomálie v produkci antineutrin jadernými reaktory, ale zároveň přesvědčivě vyloučil, že by za to mohla sterilní neutrina. Tyto výsledky mají zásadní dopad na řadu odvětví fyziky.

Dvojice kalifornských vědců ze známé Berkley Lab popsala perspektivní způsob chlazení, který s velkou pravděpodobností povede k novým typům chladniček nebo klimatizačních zařízení. Fyzikální princip metody však není žádnou novinkou. Když nastane zima s mrazem a sněhem, polovina jeho důsledků se projeví na každé solí posypané silnici.

Vědci týmu STAR Collaboration zkoumali interakce kolem iontů zlata, řítících se ultrarelativistickou rychlostí v newyorském srážeči RHIC. Narazili na doposud neznámý typ kvantového entanglementu mezi fotony a gluony uvnitř míjejících se iontů zlata, tedy mezi nestejnými částicemi.

Kvantoví mágové z finské Aalto University vylepšili experimenty bez interakcí. Použili supravodivé transmonové qubity, s jejichž pomocí detekovali mikrovlnné pulzy. Fungovalo jim to parádně. Do budoucna si dělají zálusk na kontrafaktuální komunikaci a kontrafaktuální kvantové výpočty, které už vážně hraničí s černou magií.

V tomto týdnu se v řadě zdrojů psalo o průlomu v cestě k termojaderné elektrárně na americkém zařízení NIF. Zde se dosahuje podmínek pro fúzní termojaderné reakce extrémním stlačením paliva pomocí laserových svazků. Při současném úspěchu se podařilo ve fúzních reakcích získat více energie, než nesly laserové svazky využité k vytvoření extrémně horkého a hustého plazmatu. Podívejme se, jaký je reálný význam tohoto úspěchu.

Chceme lépe poznat červí díry, abychom je mohli najít. Ale abychom je mohli najít, potřebujeme je lépe poznat. Tenhle začarovaný kruh pomáhají rozetnout náročné počítačové simulace. Američtí fyzici využili kvantový procesor Sycamore k realistické simulaci fungování průchozí červí díry v reálném světě a fungovalo jim to.

Cesta k fúzi je trnitá a vědci musejí čelit ohromným výzvám. Pohled pod pokličku krocení plazmatu v nepředstavitelně extrémních podmínkách nabízí nová studie fúzních badatelů, kteří narazili na stejně nečekaný jako nepříjemný problém. Hořící plazma (Burning plasma) se nechová podle teoretických modelů.

Terahertzové technologie jsou slibné pro pokročilé zobrazování, podobné rentgenovému, ale bez ionizujícího záření, nebo pro 6G komunikace. Nejprve je nutné doladit zařízení pro detekci i vysílání terahertzových vln. V MIT postavili novou terahertzovou kameru, která přináší celou řadu výhod.

Kov je za normálních okolností lesklý, protože odráží světlo. Američtí fyzici tohle pravidlo přelstili díky vrstevnatému kvantovému materiálu ZrSiSe, který tvoří zirkonium, křemík a selen. Světlo se od něj neodrazí, ale specifickým stylem se šíří skrz něj. ZrSiSe by mohl pomoci výzkumu i uplatnění kvantových materiálů.

Optický systém skandinávských inženýrů pokořil rekord v rychlosti přenosu dat, v optickém vláknu o délce 7,9 kilometru. Výkonem 1,84 Pbit/s překonali globální internet, který přenáší cca 1 Pbit/s. A je to prý jen začátek. Se svojí technologií si věří na budoucí rekordy, které by měly být ještě podstatně vyšší.

Kvantové senzory přinášejí pozoruhodné aplikace dříve velmi exotických kvantových jevů. Jako by se vědci přestali bát a zkrotili tyto přízraky do podoby užitečných technologií. Nový kvantový interferometr využívá kvantové provázání a delokalizaci, tedy hned dva strašidelné kvantové triky najednou.

Skotští vědci vyvinuli systém umožňující z infračervených snímků klávesnice či dotekové obrazovky rozšifrovat před chvílí zadané heslo. Je to varování před riziky, které zatím nevnímáme.

Nezdolná Einsteinova obecná relativita získala další skalp. Tentokrát jde o experiment MICROSCOPE, který zahrnoval sérii testů slabého principu ekvivalence na oběžné dráze. Experiment vystavil obecnou relativitu zatím nejpřísnějšímu testu ve volném pádu, ale s Einsteinem to ani nehnulo.

Britský tým z Oxfordu úspěšně kvantově provázal dvoje atomové hodiny, založené na iontu stroncia. Pomocí laserového paprsku je provázali na vzdálenost 2 metrů. Vznikla jednoduchá kvantová síť provázaných atomových hodin, což by v dohledné době mohlo vést k prolomení limitů pro přesnost měření času.

Němečtí odborníci na kvantové jevy v magnetech pozorovali kvantové fázové přechody v pozoruhodném fluoridu lithia a holmia. Zjistili, že se tyto fázové přechody netýkají jen několika atomů současně, ale celých feromagnetických domén, které zahrnují množství kvantově provázaných magnetických momentů zároveň.

Japonsko americký tým zchladil asi 300 tisíc atomů ytterbia na 1 miliardtinu kelvinu a uzavřel je v optické mřížce. Tím vznikl kvantový simulátor, který umožnil odkrýt komplexní kvantově magnetické vlastnosti ytterbia. Klasický výpočet těchto vztahů je přitom stále mimo možnosti soudobých počítačů.

Jak donutit velmi tenkou vrstvu materiálu, aby absorbovala co nejvíc záření? Izraelsko-rakouský tým fyziků vymyslel „past“ na světlo, která důmyslně využívá zrcadla a vlnovou povahu záření. Jakmile se světlo dostane dovnitř, je přinuceno tam kroužit, dokud ho tenký materiál neabsorbuje. Nápad slibný, možné využití velmi široké.

Detailní informace o průlomovém výstřelu amerického zařízení NIF, při kterém se podařilo významně překročit hranice fúzního zapálení. Podívejme se na to, co stálo za tímto klíčovým posunem v dosažení inerciální fúze.

V čínském zařízení Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) ve městě Che-fej vyrobili stálé magnetické pole o indukci 45,22 tesla. Překonali tím rekord amerického MagLabu z roku 1999, ale nepřekonali rekord MagLabu z roku 2019, kdy udrželi pole o indukci 45,5 tesla, ovšem jen po relativně krátkou dobu.

O 4D tisku, který si razí cestu k nám, spotřebitelům

Experti na paleomagnetismus vzali krystaly živce z hlubinné vyvřeliny anortozitu a vyčetli z nich, že se vnitřní jádro naší planety objevilo asi před 550 miliony let, tedy na sklonku ediakary. Jeho vytvoření vedlo k obnovení magnetického štítu Země, který z nějakého důvodu o 15 milionů let předtím zeslábl na pouhých 10 procent.

Co se stane, když blikáte na qubity v komerčním kvantovém počítači periodickými laserovými pulzy? Nic moc vzrušujícího. Pokud ale použijete kvaziperiodickou sekvenci založenou na Fibonacciho posloupnosti, laserové pulzy přenesou na qubity druhou časovou symetrii, která funguje jako magická zbroj proti ztrátě kvantové koherence.