Neděle 5. května 2024, svátek má Klaudie
130 let

Lidovky.cz

Kvantová ohrada, která připomíná fotbalové hřiště

Česko

Výtvarné umění by mělo odrážet svou dobu, ale také by se mělo technicky a technologicky rozvíjet.

Někdy tak vznikají projekty, tvořící syntézu mezi uměním a vědeckým experimentem.

V muzeu United States Patent and Trademark města Alexandria ve Virginii právě probíhá výstava obrázků o velikosti atomu.

Tuto hi-tech výtvarnou techniku předpověděl svým způsobem už v roce 1959 fyzik Richard Feynman na své slavné přednášce 29. prosince v prostorách Caltechu. Přednáška se týkala jeho vizí supermalých struktur či, jak jsme zvyklí říkat dnes, nanotechnologií. Feynman však asi netušil, že svým tvrzením, že fyzik bude schopen syntetizovat jakoukoli chemickou látku, kterou mu chemik napíše, předpovídá i „nanoobrazy“.

První vytvořili už v roce 1989 Don Eigler a Erhard Schweizer. Tito fyzici ukázali jako první na světě pomocí skenovacího tunelového mikroskopu (STM - scanning tunneling microscope) vytvoření struktury na nanoúrovni: seřadili 35 samostatných atomů xenonu na niklové podložce do názvu firmy, kde pracovali. Vznikl tak atomický nápis „IBM“.

V současnosti vznikají tímto procesem už i složitější díla, jaká jsou právě teď k vidění v Alexandrii - například takzvaná „kvantová ohrada“. Atomy železa zde vytvářejí na měděné podložce obdélníkové, oválné nebo kruhové „kvantové ohrady“, připomínající trochu náhrdelníky z korálků. Zatímco první experiment Eiglera a Schweizera trval 22 hodin, v současnosti zabere tento proces jen několik minut.

Návštěvníci výstavy budou moci po dobu jednoho roku obdivovat 70 uměleckých prací. Všechny byly zpřístupněny lidskému oku tak, že je jejich tvůrci přenesli pomocí mikroskopu do počítače, softwarově upravili (jednotlivé atomy byly například barevně zvýrazněny) a v této podobě vystavili. Všechna vystavená díla opět vznikla v laboratořích firmy IBM za pomoci STM a jedním z autorů je i zmíněný Eigler. Jeho spoluvystavovateli se stali jeho kolegové Michael Crommie a Chris Lutz.

Cílem celé práce však není jen výtvarné dílo, hlavním úkolem zůstává výzkum. Ten směřuje k vytvoření počítače nové generace, kde budou molekulární hradla pracovat jako tranzistory. Pomocí zmíněných „kvantových ohrad“ se modeluje kvantový chaos, jenž by fyzikům umožnil prozkoumat pomezí klasické a kvantové fyziky.

Eigler s kolegy vytvořil jednu kvantovou ohradu připomínající fotbalový stadion, a právě toto dílo jim pomohlo objevit konfigurace specifické pro kvantový chaos - šlo o konfigurace elektronových stavů, známé jako „scarring“ („zjizvení“). Při experimentech zjistili, že v ohradě jsou díky rezonanci potlačeny chaotické jevy. Dalším krokem k molekulárnímu počítači a jiným zařízením nyní bude zkoumání a vytváření těchto kvantových systémů. K lepšímu poznání teorie kvantového chaosu a jejímu praktickému využití v kvantové technologii je ale nezbytné sestavení dalších a složitějších kvantových ohrad i jejich variací.

Autor: